內容簡介
書名：微機電耦合動力學
書號：978-7-118-10053-2
作者：許立忠
出版時間：2015年5月
譯者：
版次：1版1次
開本：16
裝幀：精裝
出版基金：國防科技圖書出版基金
頁數：303
字數：350
中圖分類：TM
叢書名：微米納米技術叢書·MEMS 與微系統系列
定價：98.00
本書主要介紹MEMS 典型構件機電耦合及機電流體耦合動力學的相關理論與套用。全書共分12 章,主要內容包括:微機電系統及微機電系統動力學問題的發展與套用現狀;靜電驅動微板、微梁機電耦合動力學理論;靜電驅動微板、微梁機電耦合非線性動力學理論;考慮壓膜阻尼的微梁機電流體耦合動力學理論;諧振式微型壓力感測器敏感性分析;靜電微泵泵膜動力學、流量及結構最佳化分析;靜電驅動微板動力學實驗測試。
本書可供高等院校微電子、機電一體化等專業的師生閱讀,也可作為從事微機電系統工程設計開發的研究生和科研技術人員參考。 This book mainly introduces the electromechanical coupled and electrome- chanical fluid coupled dynamics theory and application of MEMS typical micro components.There are 12 chapters in this book: Introduction, Electromechanical coupled dynamics of electrostatically driven micro - plates and micro - beams, E- lectromechanical coupled nonlinear dynamics of electrostatically driven micro - plates and micro - beams, Electromechanical fluid coupled dynamics of micro - beams considering squeeze film damping, Sensitivity about resonant pressure micro sensor, Dynamics of the electrostatic micro - pump membrane, its flow and struc- tural optimization, Dynamics test of electrostatically driven micro - plate. This book can be used as reference book for teachers, students and engineers of microelectronics, mechatronics majors, and other relevant majors.
目錄
第1 章緒論 1
1.1MEMS 概述 1
1.2MEMS 在軍事領域的套用 5
1.3微構件動力學研究 9
第2 章微梁機電耦合振動 12
2.1微梁機電耦合模型建立 12
2.2靜電力分析 15
2.3懸臂式微梁機電耦合自由振動 16
2.3.1靜態位移求解 16
2.3.2動態分析 18
2.4彈性支撐微梁機電耦合自由振動 19
2.4.1靜態位移求解 19
2.4.2動態分析 20
2.5懸臂式微梁機電耦合受迫振動 22
2.5.1簡諧受迫振動 22
2.5.2共振分析 23
2.6彈性支撐微梁機電耦合受迫振動 23
2.6.1簡諧受迫振動 23
2.6.2共振分析 24
2.7實例計算及分析 25
2.7.1懸臂式微梁 25
2.7.2彈性支撐微梁 33
第3 章微梁機電耦合非線性動力學 40
3.1弱非線性系統的自由振動 40
3.2接近共振的受迫振動 42
3.3遠離共振的受迫振動 45
3.4實例計算及分析 47
3.4.1弱非線性系統自由振動分析 47
3.4.2接近共振的受迫振動分析 49
3.4.3遠離共振的受迫振動分析 50
第4 章微梁機電流體耦合自由振動 54
4.1微梁機電流體耦合模型建立 54
4.1.1振動方程 54
4.1.2空氣擠壓膜阻尼 54
4.1.3系統動靜態方程 56
4.2微梁機電流體耦合自由振動 56
4.2.1靜態位移求解 56
4.2.2動態分析 56
4.3實例計算及分析 61
4.3.1位移振動回響分析 61
4.3.2電場、壓力場振動回響分析 62
4.3.3靈敏度分析 65
第5 章微梁機電流體耦合受迫振動 75
5.1受迫振動方程的建立 75
5.2受迫振動求解 75
5.3實例計算及分析 78
5.3.1共振分析 78
5.3.2靈敏度分析 79
第6 章微板機電耦合振動 86
6.1微板機電耦合模型建立 86
6.2四邊簡支微板機電耦合自由振動 89
6.2.1靜態位移求解 89
6.2.2動態分析 90
6.3對邊簡支對邊固定微板機電耦合自由振動 92
6.3.1靜態位移求解 92
6.3.2動態分析 94
6.4三邊簡支一邊自由微板機電耦合自由振動 95
6.4.1靜態位移求解 95
6.4.2動態分析 96
6.5四邊簡支微板機電耦合受迫振動 97
6.5.1簡諧電壓激勵 97
6.5.2簡諧外載荷激勵 99
6.5.3簡諧電壓和簡諧外載荷共同激勵 100
6.6對邊簡支對邊固定微板機電耦合受迫振動 102
6.6.1簡諧電壓激勵 102
6.6.2簡諧外載荷激勵 103
6.6.3簡諧電壓和簡諧外載荷共同激勵 103
6.7三邊簡支一邊自由微板機電耦合受迫振動 104
6.8微板機電耦合自由振動實例計算及分析 105
6.8.1四邊簡支微板 105
6.8.2對邊簡支對邊固定微板 111
6.8.3三邊簡支一邊自由微板 116
6.9微板機電耦合受迫振動實例計算及分析 121
6.9.1簡諧電壓激勵下的受迫回響分析 121
6.9.2簡諧電壓和簡諧外載荷共同作用下的微板動態回響分析 126
6.9.3簡諧電壓激勵下的共振分析 148
6.9.4簡諧電壓和簡諧外載荷共同激勵下的共振分析 151
第7 章微板機電耦合非線性動力學 154
7.1弱非線性系統自由振動 154
7.1.1非線性靜電場力 154
7.1.2系統非線性動力學方程 155
7.1.3廣義時間函式及幅頻回響特性 156
7.2接近共振的受迫振動 158
7.3遠離共振的受迫振動 161
7.4實例計算及分析 164
7.4.1工作電壓與靜態平均位移 164
7.4.2頻率特性 165
7.4.3時域動態回響 173
7.4.4幅頻回響特性 186
7.4.5系統影響因素分析 190
第8 章諧振式壓力感測器敏感性分析 206
8.1靈敏度近似計算方法 206
8.1.1壓力膜彎曲 206
8.1.2靈敏度分析 208
8.1.3靈敏度影響因素分析 209
8.2不同結構諧振式壓力感測器 210
8.2.1固支結構 211
8.2.2跳板結構 212
8.2.3半島結構 213
8.3改進的靈敏度計算方法 215
8.3.1半島結構壓力應力關係分析 215
8.3.2靈敏度解析式的推導 216
8.4兩種方法的比較 220
第9 章靜電微泵泵膜的振動分析 222
9.1靜電微泵的模型及泵膜的振動方程 222
9.2泵膜的自由振動 223
9.3泵膜在偏置電壓下的靜態位移 226
9.4防止靜電吸合的條件 227
9.5微泵機電流體耦合動力學模型及壓膜阻尼 228
9.6偏置電壓下泵膜的振動方程 233
9.7偏置電壓下泵膜的自由振動 234
9.7.1自由振動微分方程的求解 234
9.7.2頻率特性 235
9.7.3廣義坐標 236
9.8偏置電壓下泵膜的受迫振動 240
9.8.1受迫振動微分方程的求解 240
9.8.2接近共振的受迫振動 241
9.8.3遠離共振的受迫振動 245
9.9實例計算及分析 249
9.9.1系統結構參數 249
9.9.2泵膜靜態位移分析 249
9.9.3泵膜的自由振動分析 249
9.9.4泵膜接近共振的受迫振動分析 255
9.9.5泵膜遠離共振的受迫振動分析 257
第10 章微泵流量分析 259
10.1無閥微泵的工作原理 259
10.2擴散口和收縮口的性能分析 260
10.3微泵流量分析 264
10.3.1阻尼比的確定 264
10.3.2流量計算 264
10.3.3瞬時流量計算 266
10.4微泵流量影響因素分析 268
10.4.1遠離共振 268
10.4.2接近共振 269
10.4.3流量影響曲線 270
10.4.4結果分析 273
第11 章微泵結構參數的最佳化 275
11.1最佳化設計的數學模型 275
11.2靜電微泵最佳化問題的簡化 276
11.3靜電微泵的最佳化 277
11.4ANSYS 仿真分析 280
11.4.1泵膜自由振動模態仿真 280
11.4.2泵膜結構靜電耦合變形仿真 283
第12 章靜電驅動微板動力學實驗 287
12.1實驗測試原理 287
12.2微動實驗平台的設計與製造 289
12.2.1主要設計要求 290
12.2.2結構設計 290
12.3簡諧激勵下微板動力學實驗 291
12.3.1共振區域檢測 292
12.3.2微板動力學實驗 294
12.3.3實驗結果與理論值分析比較 298
參考文獻 300
