文档介绍：山东大学
博士学位论文
微梁力学性能尺寸效应的研究
姓名:孔胜利
申请学位级别:博士
专业:机械设计及理论
指导教师:周慎杰
20090428
,简写为际的兴起和发展,功能各异的器件和产品已经被成功研制并得到了广泛应用。根据这些器件中主要结构的特征尺寸和受力特点,可以将其简化为宏观尺寸下有着很大的不同。目前,微尺度实验证实微结构的力学性能存在尺寸效应,传统力学理论的本构关系中不包含任何与尺度相关的参数,不能够描并对其力学性能的变化规律进行了深入分析。研究工作的主要内容如下:统的材料参数之外,只包含霾牧夏谫魈卣鞒叽绮问=岷闲哿汉图蛑Я的特征尺寸分析了微梁固有频率的变化规律,结果表明,微梁的固有频率存在尺寸效应现象,所得结论可以为微梁的结构设计和实验测试提供理论基础。针对细长压杆受到轴向压缩载荷时的屈曲问题,基于偶应力理论并利用能量变分法建立了细长压杆屈曲特性的理论模型。分析细长压杆屈曲特性的变化规律并给出了几种典型边界条件下细长压杆的屈曲载荷和屈曲模态的解析表达式,结果表明,细长压杆的屈曲载荷存在尺寸效应现象,而其屈曲模态与特征尺寸无关,所得结论可以为屈曲型微构件的设计和优化以及相关的实验研究提一些简单的结构形式,微梁就是一种在微机电系统中得到了广泛应用的典型结构形式,由于其几何尺寸的微小化以及制备工艺的特殊化,微梁的力学性能与述和解释力学性能的尺寸效应现象。因此,发展和完善能够解释和描述微结构尺寸效应现象的理论和模型就显得至关重要。应变梯度理论,通过在其本构关系中引入具有长度量纲的参数来考虑应变梯度的影响,能够描述和解释微构件力学性能的尺寸效应现象。本文以微梁为研究对象,基于应变梯度理论ㄅ加α砺酆腿Ρ涮度弹性理论云淞ρ阅艿某叽缧в辛搜芯浚⒘讼嘤Φ睦砺勰P停考虑微结构力学性能的尺寸效应对微梁动态特性的影响,基于偶应力理论并利用哈密尔顿原理,建立了微梁动态性能的理论模型。该模型中除了龃
。考虑到静电载荷固有的非线性特性和静电驱动微梁的力电耦合特性,采用瑞恩里茨法来近似处理静电载于材料内禀特征尺寸参数,时,,呈现出明显的尺寸效应现象;而当微梁的厚度洞笥诓牧夏谫魈卣鞒叽绮问保銹甶特征尺寸参数;而边界条件是由传统边界条件和高阶边界条件所组成。结合微梁的特征尺寸和边界条件,分析了微梁弯曲刚度和固有频率的变化规律。结果包含了应变张量和旋转梯度张量的影响,而且还包含了拉伸梯度张量偏斜分量和膨胀梯度张量的影响,能全面地反映出微梁静动态弯曲特性的尺寸效应现象。,研究结果可以为产品的关键词:微机电系统;微梁;力学性能;尺寸效应:应变梯度理论供理论依据。,基于偶应荷,,。结果表明:当微梁的厚度压与传统理论值基本相等。另外,,无关。基于全应变梯度弹性理论,建立了微梁静动态弯曲特性的理论模型,给出其控制方程和边界条件。该模型中除了龃车牟牧铣J猓拱个分别对应于拉伸梯度张量偏斜分量、膨胀梯度张量和旋转梯度张量的材料内禀表明,微梁的无量纲弯曲刚度和无量纲固有频率存在尺寸效应。所建模型不仅本文所建立的微梁力学模型能够反映出其弯曲、动态、屈曲和在力电耦合结构设计和实验研究提供理论依据。山东大学博士学位论文
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獬糍各黼甲躲闶俘勿日飙ā’论文作者虢釉帕一日期:原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文和汇编本学位论文。C苈畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
第滦髀研究背景及意义近年来发展起来的高科技产物,具有体积小、能耗低、集成度和智能化程度高制造、测试和控制等技术以及相关的基础理论研究就一直受到发达国家的广泛术、系统集