第1 章绪论 1
1.1MEMS 概述 1
1.2MEMS 在军事领域的应用 5
1.3微构件动力学研究 9
第2 章微梁机电耦合振动 12
2.1微梁机电耦合模型建立 12
2.2静电力分析 15
2.3悬臂式微梁机电耦合自由振动 16
2.3.1静态位移求解 16
2.3.2动态分析 18
2.4弹性支撑微梁机电耦合自由振动 19
2.4.1静态位移求解 19
2.4.2动态分析 20
2.5悬臂式微梁机电耦合受迫振动 22
2.5.1简谐受迫振动 22
2.5.2共振分析 23
2.6弹性支撑微梁机电耦合受迫振动 23
2.6.1简谐受迫振动 23
2.6.2共振分析 24
2.7实例计算及分析 25
2.7.1悬臂式微梁 25
2.7.2弹性支撑微梁 33
第3 章微梁机电耦合非线性动力学 40
3.1弱非线性系统的自由振动 40
3.2接近共振的受迫振动 42
3.3远离共振的受迫振动 45
3.4实例计算及分析 47
3.4.1弱非线性系统自由振动分析 47
3.4.2接近共振的受迫振动分析 49
3.4.3远离共振的受迫振动分析 50
第4 章微梁机电流体耦合自由振动 54
4.1微梁机电流体耦合模型建立 54
4.1.1振动方程 54
4.1.2空气挤压膜阻尼 54
4.1.3系统动静态方程 56
4.2微梁机电流体耦合自由振动 56
4.2.1静态位移求解 56
4.2.2动态分析 56
4.3实例计算及分析 61
4.3.1位移振动响应分析 61
4.3.2电场、压力场振动响应分析 62
4.3.3灵敏度分析 65
第5 章微梁机电流体耦合受迫振动 75
5.1受迫振动方程的建立 75
5.2受迫振动求解 75
5.3实例计算及分析 78
5.3.1共振分析 78
5.3.2灵敏度分析 79
第6 章微板机电耦合振动 86
6.1微板机电耦合模型建立 86
6.2四边简支微板机电耦合自由振动 89
6.2.1静态位移求解 89
6.2.2动态分析 90
6.3对边简支对边固定微板机电耦合自由振动 92
6.3.1静态位移求解 92
6.3.2动态分析 94
6.4三边简支一边自由微板机电耦合自由振动 95
6.4.1静态位移求解 95
6.4.2动态分析 96
6.5四边简支微板机电耦合受迫振动 97
6.5.1简谐电压激励 97
6.5.2简谐外载荷激励 99
6.5.3简谐电压和简谐外载荷共同激励 100
6.6对边简支对边固定微板机电耦合受迫振动 102
6.6.1简谐电压激励 102
6.6.2简谐外载荷激励 103
6.6.3简谐电压和简谐外载荷共同激励 103
6.7三边简支一边自由微板机电耦合受迫振动 104
6.8微板机电耦合自由振动实例计算及分析 105
6.8.1四边简支微板 105
6.8.2对边简支对边固定微板 111
6.8.3三边简支一边自由微板 116
6.9微板机电耦合受迫振动实例计算及分析 121
6.9.1简谐电压激励下的受迫响应分析 121
6.9.2简谐电压和简谐外载荷共同作用下的微板动态响应分析 126
6.9.3简谐电压激励下的共振分析 148
6.9.4简谐电压和简谐外载荷共同激励下的共振分析 151
第7 章微板机电耦合非线性动力学 154
7.1弱非线性系统自由振动 154
7.1.1非线性静电场力 154
7.1.2系统非线性动力学方程 155
7.1.3广义时间函数及幅频响应特性 156
7.2接近共振的受迫振动 158
7.3远离共振的受迫振动 161
7.4实例计算及分析 164
7.4.1工作电压与静态平均位移 164
7.4.2频率特性 165
7.4.3时域动态响应 173
7.4.4幅频响应特性 186
7.4.5系统影响因素分析 190
第8 章谐振式压力传感器敏感性分析 206
8.1灵敏度近似计算方法 206
8.1.1压力膜弯曲 206
8.1.2灵敏度分析 208
8.1.3灵敏度影响因素分析 209
8.2不同结构谐振式压力传感器 210
8.2.1固支结构 211
8.2.2跳板结构 212
8.2.3半岛结构 213
8.3改进的灵敏度计算方法 215
8.3.1半岛结构压力应力关系分析 215
8.3.2灵敏度解析式的推导 216
8.4两种方法的比较 220
第9 章静电微泵泵膜的振动分析 222
9.1静电微泵的模型及泵膜的振动方程 222
9.2泵膜的自由振动 223
9.3泵膜在偏置电压下的静态位移 226
9.4防止静电吸合的条件 227
9.5微泵机电流体耦合动力学模型及压膜阻尼 228
9.6偏置电压下泵膜的振动方程 233
9.7偏置电压下泵膜的自由振动 234
9.7.1自由振动微分方程的求解 234
9.7.2频率特性 235
9.7.3广义坐标 236
9.8偏置电压下泵膜的受迫振动 240
9.8.1受迫振动微分方程的求解 240
9.8.2接近共振的受迫振动 241
9.8.3远离共振的受迫振动 245
9.9实例计算及分析 249
9.9.1系统结构参数 249
9.9.2泵膜静态位移分析 249
9.9.3泵膜的自由振动分析 249
9.9.4泵膜接近共振的受迫振动分析 255
9.9.5泵膜远离共振的受迫振动分析 257
第10 章微泵流量分析 259
10.1无阀微泵的工作原理 259
10.2扩散口和收缩口的性能分析 260
10.3微泵流量分析 264
10.3.1阻尼比的确定 264
10.3.2流量计算 264
10.3.3瞬时流量计算 266
10.4微泵流量影响因素分析 268
10.4.1远离共振 268
10.4.2接近共振 269
10.4.3流量影响曲线 270
10.4.4结果分析 273
第11 章微泵结构参数的优化 275
11.1优化设计的数学模型 275
11.2静电微泵优化问题的简化 276
11.3静电微泵的优化 277
11.4ANSYS 仿真分析 280
11.4.1泵膜自由振动模态仿真 280
11.4.2泵膜结构静电耦合变形仿真 283
第12 章静电驱动微板动力学实验 287
12.1实验测试原理 287
12.2微动实验平台的设计与制造 289
12.2.1主要设计要求 290
12.2.2结构设计 290
12.3简谐激励下微板动力学实验 291
12.3.1共振区域检测 292
12.3.2微板动力学实验 294
12.3.3实验结果与理论值分析比较 298
参考文献 300
