微机械谐振器动态特性与阻尼耗散机理研究

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微谐振器件是微机电(MEMS)领域应用最广泛的器件之一,也是研究最多的器件。结构从最初的微梁发展到最近的微盘和微体,谐振频率不断被提高,性能不断得到增强。本文分析了静电驱动变截面固支微梁的动态特性,可变支撑结构的锚点阻尼耗散特性和微谐振器件固有热弹性阻尼特性。  对静电驱动变截面梁式微谐振器进行了动力学建模,模型中考虑了非线性静电力、电场边缘效应和中平面拉伸效应等非线性因素。讨论了不同几何结构参数及压膜阻尼等效应对变截面梁式微谐振器动力学特性的影响。  结合完美匹配层方法,对微机械谐振器中的锚点能量耗散现象进行了研究,分别以梁式微谐振器、圆盘体模态谐振器和方形体模态谐振器为研究对象,设计并探讨了新型锚点结构对微谐振器固有频率和锚点耗散品质因子的影响。  从热弹性阻尼形成机理出发,提出多种在热流动方向上开孔/开槽方案,探讨了微梁和微板谐振器件中不同的开孔位置、开孔数量及不同的开槽形状对其固有频率和热弹性阻尼品质因子的影响,以探索最优几何结构设计。
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