微機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)

第1 章緒論 1

1.1MEMS 概述 1

1.2MEMS 在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用 5

1.3微構(gòu)件動(dòng)力學(xué)研究 9

第2 章微梁機(jī)電耦合振動(dòng) 12

2.1微梁機(jī)電耦合模型建立 12

2.2靜電力分析 15

2.3懸臂式微梁機(jī)電耦合自由振動(dòng) 16

2.3.1靜態(tài)位移求解 16

2.3.2動(dòng)態(tài)分析 18

2.4彈性支撐微梁機(jī)電耦合自由振動(dòng) 19

2.4.1靜態(tài)位移求解 19

2.4.2動(dòng)態(tài)分析 20

2.5懸臂式微梁機(jī)電耦合受迫振動(dòng) 22

2.5.1簡諧受迫振動(dòng) 22

2.5.2共振分析 23

2.6彈性支撐微梁機(jī)電耦合受迫振動(dòng) 23

2.6.1簡諧受迫振動(dòng) 23

2.6.2共振分析 24

2.7實(shí)例計(jì)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(jī)電耦合非線性動(dòng)力學(xué) 40

3.1弱非線性系統(tǒng)的自由振動(dòng) 40

3.2接近共振的受迫振動(dòng) 42

3.3遠(yuǎn)離共振的受迫振動(dòng) 45

3.4實(shí)例計(jì)算及分析 47

3.4.1弱非線性系統(tǒng)自由振動(dòng)分析 47

3.4.2接近共振的受迫振動(dòng)分析 49

3.4.3遠(yuǎn)離共振的受迫振動(dòng)分析 50

第4 章微梁機(jī)電流體耦合自由振動(dòng) 54

4.1微梁機(jī)電流體耦合模型建立 54

4.1.1振動(dòng)方程 54

4.1.2空氣擠壓膜阻尼 54

4.1.3系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)方程 56

4.2微梁機(jī)電流體耦合自由振動(dòng) 56

4.2.1靜態(tài)位移求解 56

4.2.2動(dòng)態(tài)分析 56

4.3實(shí)例計(jì)算及分析 61

4.3.1位移振動(dòng)響應(yīng)分析 61

4.3.2電場、壓力場振動(dòng)響應(yīng)分析 62

4.3.3靈敏度分析 65

第5 章微梁機(jī)電流體耦合受迫振動(dòng) 75

5.1受迫振動(dòng)方程的建立 75

5.2受迫振動(dòng)求解 75

5.3實(shí)例計(jì)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(jī)電耦合振動(dòng) 86

6.1微板機(jī)電耦合模型建立 86

6.2四邊簡支微板機(jī)電耦合自由振動(dòng) 89

6.2.1靜態(tài)位移求解 89

6.2.2動(dòng)態(tài)分析 90

6.3對(duì)邊簡支對(duì)邊固定微板機(jī)電耦合自由振動(dòng) 92

6.3.1靜態(tài)位移求解 92

6.3.2動(dòng)態(tài)分析 94

6.4三邊簡支一邊自由微板機(jī)電耦合自由振動(dòng) 95

6.4.1靜態(tài)位移求解 95

6.4.2動(dòng)態(tài)分析 96

6.5四邊簡支微板機(jī)電耦合受迫振動(dòng) 97

6.5.1簡諧電壓激勵(lì) 97

6.5.2簡諧外載荷激勵(lì) 99

6.5.3簡諧電壓和簡諧外載荷共同激勵(lì) 100

6.6對(duì)邊簡支對(duì)邊固定微板機(jī)電耦合受迫振動(dòng) 102

6.6.1簡諧電壓激勵(lì) 102

6.6.2簡諧外載荷激勵(lì) 103

6.6.3簡諧電壓和簡諧外載荷共同激勵(lì) 103

6.7三邊簡支一邊自由微板機(jī)電耦合受迫振動(dòng) 104

6.8微板機(jī)電耦合自由振動(dòng)實(shí)例計(jì)算及分析 105

6.8.1四邊簡支微板 105

6.8.2對(duì)邊簡支對(duì)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(jī)電耦合受迫振動(dòng)實(shí)例計(jì)算及分析 121

6.9.1簡諧電壓激勵(lì)下的受迫響應(yīng)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(dòng)態(tài)響應(yīng)分析 126

6.9.3簡諧電壓激勵(lì)下的共振分析 148

6.9.4簡諧電壓和簡諧外載荷共同激勵(lì)下的共振分析 151

第7 章微板機(jī)電耦合非線性動(dòng)力學(xué) 154

7.1弱非線性系統(tǒng)自由振動(dòng) 154

7.1.1非線性靜電場力 154

7.1.2系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)方程 155

7.1.3廣義時(shí)間函數(shù)及幅頻響應(yīng)特性 156

7.2接近共振的受迫振動(dòng) 158

7.3遠(yuǎn)離共振的受迫振動(dòng) 161

7.4實(shí)例計(jì)算及分析 164

7.4.1工作電壓與靜態(tài)平均位移 164

7.4.2頻率特性 165

7.4.3時(shí)域動(dòng)態(tài)響應(yīng) 173

7.4.4幅頻響應(yīng)特性 186

7.4.5系統(tǒng)影響因素分析 190

第8 章諧振式壓力傳感器敏感性分析 206

8.1靈敏度近似計(jì)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(jié)構(gòu)諧振式壓力傳感器 210

8.2.1固支結(jié)構(gòu) 211

8.2.2跳板結(jié)構(gòu) 212

8.2.3半島結(jié)構(gòu) 213

8.3改進(jìn)的靈敏度計(jì)算方法 215

8.3.1半島結(jié)構(gòu)壓力應(yīng)力關(guān)系分析 215

8.3.2靈敏度解析式的推導(dǎo) 216

8.4兩種方法的比較 220

第9 章靜電微泵泵膜的振動(dòng)分析 222

9.1靜電微泵的模型及泵膜的振動(dòng)方程 222

9.2泵膜的自由振動(dòng) 223

9.3泵膜在偏置電壓下的靜態(tài)位移 226

9.4防止靜電吸合的條件 227

9.5微泵機(jī)電流體耦合動(dòng)力學(xué)模型及壓膜阻尼 228

9.6偏置電壓下泵膜的振動(dòng)方程 233

9.7偏置電壓下泵膜的自由振動(dòng) 234

9.7.1自由振動(dòng)微分方程的求解 234

9.7.2頻率特性 235

9.7.3廣義坐標(biāo) 236

9.8偏置電壓下泵膜的受迫振動(dòng) 240

9.8.1受迫振動(dòng)微分方程的求解 240

9.8.2接近共振的受迫振動(dòng) 241

9.8.3遠(yuǎn)離共振的受迫振動(dòng) 245

9.9實(shí)例計(jì)算及分析 249

9.9.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù) 249

9.9.2泵膜靜態(tài)位移分析 249

9.9.3泵膜的自由振動(dòng)分析 249

9.9.4泵膜接近共振的受迫振動(dòng)分析 255

9.9.5泵膜遠(yuǎn)離共振的受迫振動(dòng)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(kuò)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(jì)算 264

10.3.3瞬時(shí)流量計(jì)算 266

10.4微泵流量影響因素分析 268

10.4.1遠(yuǎn)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(jié)果分析 273

第11 章微泵結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化 275

11.1優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型 275

11.2靜電微泵優(yōu)化問題的簡化 276

11.3靜電微泵的優(yōu)化 277

11.4ANSYS 仿真分析 280

11.4.1泵膜自由振動(dòng)模態(tài)仿真 280

11.4.2泵膜結(jié)構(gòu)靜電耦合變形仿真 283

第12 章靜電驅(qū)動(dòng)微板動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 287

12.1實(shí)驗(yàn)測試原理 287

12.2微動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與制造 289

12.2.1主要設(shè)計(jì)要求 290

12.2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 290

12.3簡諧激勵(lì)下微板動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 291

12.3.1共振區(qū)域檢測 292

12.3.2微板動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 294

12.3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值分析比較 298

參考文獻(xiàn) 300

書名：微機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)

書號(hào)：978-7-118-10053-2

作者：許立忠

出版時(shí)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(shù)：303

字?jǐn)?shù)：350

中圖分類：TM

叢書名：微米納米技術(shù)叢書·MEMS 與微系統(tǒng)系列

定價(jià)：98.00

本書主要介紹MEMS 典型構(gòu)件機(jī)電耦合及機(jī)電流體耦合動(dòng)力學(xué)的相關(guān)理論與應(yīng)用。全書共分12 章,主要內(nèi)容包括:微機(jī)電系統(tǒng)及微機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問題的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀;靜電驅(qū)動(dòng)微板、微梁機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)理論;靜電驅(qū)動(dòng)微板、微梁機(jī)電耦合非線性動(dòng)力學(xué)理論;考慮壓膜阻尼的微梁機(jī)電流體耦合動(dòng)力學(xué)理論;諧振式微型壓力傳感器敏感性分析;靜電微泵泵膜動(dòng)力學(xué)、流量及結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析;靜電驅(qū)動(dòng)微板動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)測試。

本書可供高等院校微電子、機(jī)電一體化等專業(yè)的師生閱讀,也可作為從事微機(jī)電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)開發(fā)的研究生和科研技術(shù)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.

內(nèi)容簡介

書中論述了結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)和流體聲耦合，結(jié)構(gòu)與氣流耦合（氣動(dòng)彈性），結(jié)構(gòu)與液流耦合（液動(dòng)

彈性），結(jié)構(gòu)與控制、熱、電磁耦合，結(jié)構(gòu)耦合動(dòng)力學(xué)統(tǒng)計(jì)能量分析（SEA）原理及其應(yīng)

用等內(nèi)容。

本書為航空、航天、交通運(yùn)輸、建筑及有關(guān)工業(yè)系統(tǒng)工程、設(shè)計(jì)專業(yè)、力學(xué)專業(yè)研

究生或本科生選修課教材。還可供有關(guān)理工科研究生和系統(tǒng)工程總體設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)環(huán)

境預(yù)示、動(dòng)態(tài)分析、故障診斷與控制設(shè)計(jì)的科技人員參考。

目錄

第1章 緒論

1.1結(jié)構(gòu)耦合動(dòng)力學(xué)發(fā)展概況

1.2發(fā)展前景、分類與綜合

1.3有關(guān)基本概念

第2章 結(jié)構(gòu)耦合動(dòng)力學(xué)統(tǒng)計(jì)能量分析（SEA）與應(yīng)用

2.1引言

2.2統(tǒng)計(jì)能量分析原理

2.3動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)SEA有關(guān)參數(shù)

2.4結(jié)構(gòu)振動(dòng)與流體聲的耦合作用

2.5系統(tǒng)間相互作用與耦合損耗因子（CLF）

2.6統(tǒng)計(jì)能量分析參數(shù)測試方法

2.7系統(tǒng)響應(yīng)估計(jì)

2.8統(tǒng)計(jì)能量分析程序與應(yīng)用

第3章 結(jié)構(gòu)與氣流的耦合

3.1引言

3.2單自由度氣動(dòng)彈性與馳振（galloping）分析

3.3雙自由度氣動(dòng)彈性分析

3.4細(xì)長體氣動(dòng)彈性分析

3.5翼面顫振（flutter）

3.6壁扳顫振

3.7飛行器整體氣動(dòng)彈性分析

第4章 結(jié)構(gòu)與液流的耦合

4.1引言

4.2輸液（含液體流動(dòng)的）管道振動(dòng)

4.3不同邊界條件輸液管道不穩(wěn)定性振動(dòng)

4.4貯箱液體耦合質(zhì)點(diǎn)彈簧模型

4.5貯液圓柱殼與柔性防晃板分析

4.6蹺振（POGO）預(yù)測、辨識(shí)與參數(shù)估計(jì)

第5章 結(jié)構(gòu)與控制的耦合

5.1引言

5.2結(jié)構(gòu)隨機(jī)干擾響應(yīng)主動(dòng)控制

5.3典型結(jié)構(gòu)的主動(dòng)、被動(dòng)與半主動(dòng)控制

5.4顫振主動(dòng)抑制

5.5蹺振主動(dòng)抑制

5.6自適應(yīng)結(jié)構(gòu)

參考文獻(xiàn)

名詞術(shù)語索引

2100433B

《流固耦合動(dòng)力學(xué)》系統(tǒng)、詳細(xì)地講述了流固耦合問題的求解方法和基本理論。全書共分7章，主要內(nèi)容包括流固耦合的有限元法、邊界元法、SPH方法、瞬態(tài)流耦合分析方法和小尺度物體的流固耦合振動(dòng)及水下氣泡與邊界的耦合效應(yīng)等?！读鞴恬詈蟿?dòng)力學(xué)》在講述過程中還輔以相關(guān)的算例，便于學(xué)者學(xué)習(xí)和理解?！读鞴恬詈蟿?dòng)力學(xué)》可以作為高等學(xué)校的研究生教材，也可作為希望在這一領(lǐng)域進(jìn)行研究和應(yīng)用的科技工作者的參考書。未經(jīng)許可，不得以任何方式復(fù)制或抄襲《流固耦合動(dòng)力學(xué)》的部分或全部內(nèi)容。