静电激励MEMS微结构吸合电压尺寸效应研究附视频

被引：7

作者：

王炳雷 ^{[1
,2
]}

周慎杰 ^{[3
]}

赵俊峰 ^{[1
,3
]}

陈曦 ^{[2
,4
]}

机构：

[1] 山东大学土建与水利学院

[2] 哥伦比亚大学环境工程系

[3] 山东大学机械学院

[4] 西安交通大学航空航天学院

来源：

固体力学学报 | 2011年 / 06期

关键词：

尺寸效应; 应变梯度理论; 微机械系统; 吸合电压;

D O I：

10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2011.06.001

中图分类号：

TP211.4 [];

学科分类号：

0804 ; 080401 ; 080402 ;

摘要：

基于应变梯度弹性理论,研究了静电激励MEMS微结构吸合电压的尺寸效应.利用最小势能原理分别推导出含尺寸效应的一维梁模型和二维板模型的高阶控制方程.采用广义微分求积法和拟弧长算法对控制方程进行了数值求解.结果表明,随着结构尺寸的降低,新模型所预测的归一化的吸合电压呈非线性增长,表现出尺寸效应(特别是当结构尺寸与内禀常数在同一数量级时尺寸效应更加强烈);而相应的经典理论模型并不能预测此尺寸效应.两种新模型可视为相应经典理论的推广.论文有助于研究MEMS微结构的特性并对微结构的设计有潜在的应用价值.

引用

页码：541 / 548

页数：8

共 10 条

[1] Exploring the applicability of gradient elasticity to certain micro/nano reliability problems [J].

Aifantis, Elias C. .

MICROSYSTEM TECHNOLOGIES-MICRO-AND NANOSYSTEMS-INFORMATION STORAGE AND PROCESSING SYSTEMS, 2009, 15 (01) :109-115

[2]

Reduced-order models for microelectromechanical rectangular and circular plates incorporating the Casimir force[J] . R.C. Batra,M. Porfiri,D. Spinello.International Journal of Solids and Structures . 2008 (11)

[3]

Static, stability and dynamic analysis of gradient elastic flexural Kirchhoff plates[J] . S. Papargyri-Beskou,D. E. Beskos.Archive of Applied Mechanics . 2008 (8)

[4]

Nonlocal theories for bending, buckling and vibration of beams[J] . J.N. Reddy.International Journal of Engineering Science . 2007 (2)

[5]

Dynamic pull-in phenomenon in MEMS resonators[J] . Ali H. Nayfeh,Mohammad I. Younis,Eihab M. Abdel-Rahman.Nonlinear Dynamics . 2007 (1)

[6] The nonlinear electrostatic behavior for shaped electrode actuators [J].

Kuang, JH ;

Chen, CJ .

INTERNATIONAL JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCES, 2005, 47 (08) :1172-1190

[7]

Reduced-Order Models for MEMS Applications[J] . ALI H. NAYFEH,MOHAMMAD I. YOUNIS,EIHAB M. ABDEL-RAHMAN.Nonlinear Dynamics . 2005 (1)

[8]

The mechanical strength of polysilicon films: Part 2. Size effects associated with elliptical and circular perforations[J] . Ioannis Chasiotis,Wolfgang G Knauss.Journal of the Mechanics and Physics of Solids . 2003 (8)

[9] Experiments and theory in strain gradient elasticity [J].

Lam, DCC ;

Yang, F ;

Chong, ACM ;

Wang, J ;

Tong, P .

JOURNAL OF THE MECHANICS AND PHYSICS OF SOLIDS, 2003, 51 (08) :1477-1508

[10] Couple stress based strain gradient theory for elasticity [J].

Yang, F ;

Chong, ACM ;

Lam, DCC ;

Tong, P .

INTERNATIONAL JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES, 2002, 39 (10) :2731-2743

← 1 →