微机械谐振器具有体积小、能耗低的特点,被广泛应用于工业生产、社会生活之中,研究微机械谐振器性能参数的改善方法具有重要意义。在对微机械谐振器的研究中,非线性效应日益成为不可忽略的影响因素;另一方面,研究表明微机械谐振器是一种探索非线性动力学的理想研究对象。论文以嵌套环微机械谐振器为研究对象,通过创新结构设计实现微机械谐振器性能参数的改善,探索非线性作用下微机械谐振器模态间耦合效应。论文的主要研究内容如下:1、论文提出并设计了一种静电非线性占主导作用的嵌套环微机械谐振器,即“具有“zigzag”柔性环的嵌套环微机械谐振器”。通过有限元软件仿真分析和实验测试相结合,验证创新嵌套环微机械谐振器结构设计可实现谐振频率的降低、品质因数提升和嵌套环微机械谐振器物理性能参数的改善。2、对于嵌套环微机械谐振器,根据在外加激励下响应的特点建立其线性响应和非线性响应理论模型,探讨非线性动力学响应特性。借助多尺度摄动法求解嵌套环微机械谐振器的二阶模态及三阶模态非线性响应运动微分方程,以及静电非线性作用下嵌套环微机械谐振器模态间的耦合非线性动力学模型。3、通过数值分析,研究静电非线性作用下微机械谐振器响应特性。数值分析结果表明在静电非线性的作用下,嵌套环微机械谐振器二阶模态幅频响应曲线和三阶模态幅频响应曲线具有杜芬刚度软化的特点;当嵌套环微机械谐振器的两个工作模态的动力学响应均在分歧态时会有模态间强耦合现象出现,二阶模态和三阶模态频率偏移分别达到-5Hz和-7Hz。4、以论文提出的新型嵌套环微机械谐振器为研究对象,测试结果表明具有“zigzag”柔性环的新型微机械谐振器二阶模态谐振频率降低至3.01kHz左右,衰减时间系数为32.13s,最终计算出微机械谐振器的品质因数为30.59万,满足嵌套环微机械谐振器设计性能要求。同时实验测试结果表明:在静电非线性的作用下,新型嵌套环谐振器的幅频响应特性具有杜芬软化的特征。