微機電耦閤動力學 [Coupled Dynamics of MEMS] epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　《微機電耦閤動力學》主要介紹MEMs典型構件機電耦閤及機電流體耦閤動力學的相關理論與應用。《微機電耦閤動力學》共分12章，主要內容包括：微機電係統及微機電係統動力學問題的發展與應用現狀；靜電驅動微闆、微梁機電耦閤動力學理論；靜電驅動微闆、微梁機電耦閤非綫性動力學理論；考慮壓膜阻尼的微梁機電流體耦閤動力學理論；諧振式微型壓力傳感器敏感性分析；靜電微泵泵膜動力學、流量及結構優化分析；靜電驅動微闆動力學實驗測試。
　　《微機電耦閤動力學》可供高等院校微電子、機電一體化等專業的師生閱讀，也可作為從事微機電係統工程設計開發的研究生和科研技術人員參考。

目錄

第1章 緒論
1.1 MEMS概述
1.2 MEMS在軍事領域的應用
1.3 微構件動力學研究

第2章 微梁機電耦閤振動
2.1 微梁機電耦閤模型建立
2.2 靜電力分析
2.3 懸臂式微梁機電耦閤自由振動
2.3.1 靜態位移求解
2.3.2 動態分析
2.4 彈性支撐微梁機電耦閤自由振動
2.4.1 靜態位移求解
2.4.2 動態分析
2.5 懸臂式微梁機電耦閤受迫振動
2.5.1 簡諧受迫振動
2.5.2 共振分析
2.6 彈性支撐微梁機電耦閤受迫振動
2.6.1 簡諧受迫振動
2.6.2 共振分析
2.7 實例計算及分析
2.7.1 懸臂式微梁
2.7.2 彈性支撐微梁

第3章 微梁機電耦閤非綫性動力學
3.1 弱非綫性係統的自由振動
3.2 接近共振的受迫振動
3.3 遠離共振的受迫振動
3.4 實例計算及分析
3.4.1 弱非綫性係統自由振動分析
3.4.2 接近共振的受迫振動分析
3.4.3 遠離共振的受迫振動分析

第4章 微梁機電流體耦閤自由振動
4.1 微梁機電流體耦閤模型建立
4.1.1 振動方程
4.1.2 空氣擠壓膜阻尼
4.1.3 係統動靜態方程
4.2 微梁機電流體耦閤自由振動
4.2.1 靜態位移求解
4.2.2 動態分析
4.3 實例計算及分析
4.3.1 位移振動響應分析
4.3.2 電場、壓力場振動響應分析
4.3.3 靈敏度分析

第5章 微梁機電流體耦閤受迫振動
5.1 受迫振動方程的建立
5.2 受迫振動求解
5.3 實例計算及分析
5.3.1 共振分析
5.3.2 靈敏度分析

第6章 微闆機電耦閤振動
6.1 微闆機電耦閤模型建立
6.2 四邊筒支微闆機電耦閤自由振動
6.2.1 靜態位移求解
6.2.2 動態分析
6.3 對邊簡支對邊固定微闆機電耦閤自由振動
6.3.1 靜態位移求解
6.3.2 動態分析
6.4 三邊簡支一邊自由微闆機電耦閤自由振動
6.4.1 靜態位移求解
6.4.2 動態分析
6.5 四邊簡支微闆機電耦閤受迫振動
6.5.1 簡諧電壓激勵
6.5.2 簡諧外載荷激勵
6.5.3 簡諧電壓和簡諧外載荷共同激勵
6.6 對邊簡支對邊固定微闆機電耦閤受迫振動
6.6.1 簡諧電壓激勵
6.6.2 簡諧外載荷激勵
6.6.3 簡諧電壓和簡諧外載荷共同激勵
6.7 三邊簡支一邊自由微闆機電耦閤受迫振動
6.8 微闆機電耦閤自由振動實例計算及分析
6.8.1 四邊簡支微闆
6.8.2 對邊簡支對邊固定微闆
6.8.3 三邊簡支一邊自由微闆
6.9 微闆機電耦閤受迫振動實例計算及分析
6.9.1 簡諧電壓激勵下的受迫響應分析
6.9.2 簡諧電壓和簡諧外載荷共同作用下的微闆動態響應分析
6.9.3 簡諧電壓激勵下的共振分析
6.9.4 簡諧電壓和簡諧外載荷共同激勵下的共振分析

第7章 微闆機電耦閤非綫性動力學
7.1 弱非綫性係統自由振動
7.1.1 非綫性靜電場力
7.1.2 係統非綫性動力學方程
7.1.3 廣義時間函數及幅頻響應特性
7.2 接近共振的受迫振動
7.3 遠離共振的受迫振動
7.4 實例計算及分析
7.4.1 工作電壓與靜態平均位移
7.4.2 頻率特性
7.4.3 時域動態響應
7.4.4 幅頻響應特性
7.4.5 係統影響因素分析

第8章 諧振式壓力傳感器敏感性分析
8.1 靈敏度近似計算方法
8.1.1 壓力膜彎麯
8.1.2 靈敏度分析
8.1.3 靈敏度影響因素分析
8.2 不同結構諧振式壓力傳感器
8.2.1 固支結構
8.2.2 跳闆結構
8.2.3 半島結構
8.3 改進的靈敏度計算方法
8.3.1 半島結構壓力應力關係分析
8.3.2 靈敏度解析式的推導
8.4 兩種方法的比較

第9章 靜電微泵泵膜的振動分析
9.1 靜電微泵的模型及泵膜的振動方程
9.2 泵膜的自由振動
9.3 泵膜在偏置電壓下的靜態位移
9.4 防止靜電吸閤的條件
9.5 微泵機電流體耦閤動力學模型及壓膜阻尼
9.6 偏置電壓下泵膜的振動方程
9.7 偏置電壓下泵膜的自由振動
9.7.1 自由振動微分方程的求解
9.7.2 頻率特性
9.7.3 廣義坐標
9.8 偏置電壓下泵膜的受迫振動
9.8.1 受迫振動微分方程的求解
9.8.2 接近共振的受迫振動
9.8.3 遠離共振的受迫振動
9.9 實例計算及分析
9.9.1 係統結構參數
9.9.2 泵膜靜態位移分析
9.9.3 泵膜的自由振動分析
9.9.4 泵膜接近共振的受迫振動分析
9.9.5 泵膜遠離共振的受迫振動分析

第10章 微泵流量分析
10.1 無閥微泵的工作原理
10.2 擴散口和收縮口的性能分析
10.3 微泵流量分析
10.3.1 阻尼比的確定
10.3.2 流量計算
10.3.3 瞬時流量計算
10.4 微泵流量影響因素分析
10.4.1 遠離共振
10.4.2 接近共振
10.4.3 流量影響麯綫
10.4.4 結果分析

第11章 微泵結構參數的優化
11.1 優化設計的數學模型
11.2 靜電微泵優化問題的簡化
11.3 靜電微泵的優化
11.4 ANSYS仿真分析
11.4.1 泵膜自由振動模態仿真
11.4.2 泵膜結構靜電耦閤變形仿真

第12章 靜電驅動微闆動力學實驗
12.1 實驗測試原理
12.2 微動實驗平颱的設計與製造
12.2.1 主要設計要求
12.2.2 結構設計
12.3 簡諧激勵下微闆動力學實驗
12.3.1 共振區域檢測
12.3.2 微闆動力學實驗
12.3.3 實驗結果與理論值分析比較
參考文獻

精彩書摘

　　《微機電耦閤動力學》：
　　（4）微組裝、微封裝、微集成和微測試技術。微組裝技術到目前為止還被認為是比較難的或至今尚未很好解決的關鍵技術，有待於進一步研究。目前主要的方法仍是將加工和組裝一體化，即從元器件到産品要經過微電子綫路、微電子器件、MEMS、完整係統四個層次的組裝。組裝之後需要對微機電係統封裝，微封裝方法有阻尼控製封裝、多芯片封裝、矽一玻璃的靜電封裝等，這些也是MEMS關鍵技術之一。微係統集成主要涉及微傳感器、微執行器與控製單元的集成。目前，多傳感器係統、多層信息處理係統等的發展使傳感器、執行器和微電子接口有機地結閤成新型MEMS器件。MEMS器件的測試比集成電路器件復雜得多，後者通過加電方式批量測試，而前者不僅要測試電氣性能，還要測試模擬各種物理環境下的振動、加速度、慣性等機械特性。測試內容包括材料性能測試、加工工藝參數測試、功能測試等。缺乏自動化的測試設備給批量測試帶來瞭很大的挑戰。
　　微型機電係統不是傳統機械或電子係統簡單的幾何縮小。當結構尺寸達到微米甚至納米尺度以後會産生許多新的物理現象。因此，MEMS與傳統的宏觀尺寸的機械或電子係統在建模與仿真上存在很大差彆。在進行MEMS分析時會遇到一些新問題，歸納起來有以下幾點。
　　（1）多物理場的耦閤。MEMS技術的發展趨勢是多學科的交叉滲透，涉及微機械學、微電子學、微光學及微材料力學等。各種物理場，如熱、光、流體、電磁和機械場等相互作用，使得MEMS的分析變得復雜，多物理場的耦閤是MEMS分析麵臨的主要問題。
　　（2）材料特性的變化。材料尺寸小到一定程度時，其尺寸效應就會錶現齣來，齣現瞭與大尺寸材料截然不同的性能。除瞭尺寸效應外，由於MEMS器件的製備方法與大尺寸零件不同，引起瞭材料性能的差異，如抗拉強度、斷裂韌性和殘餘應力等均有變化。此外，MEMS的多物理場耦閤特性也使得描述材料參數時變得睏難。因此，MEMS的材料和大尺寸材料即使在構成元素上相同，也應認為它們是完全不同的材料。
　　（3）依賴快速有效的算法及高性能的計算機。由於MEMS器件是復雜的三維結構，且敏感元件與整體部分的幾何尺寸往往相差幾個數量級，加之MEMS的多物理場耦閤特點，使得MEMS的分析計算量極大，不僅耗時長，而且要求較大的內存，因此要求快速有效的算法和高性能的計算機。有時不得不通過簡化和降階的方法纔能完成計算。
　　（4）原子尺度模擬。MEMS的敏感元件尺寸有時在亞微米量級或更小，在這種尺度下，連續介質的理論不再適用或使用連續介質的方法不能得到滿意的結果，這時就要采用原子尺度的建模仿真方法來獲得準確的仿真結果。
　　……

前言/序言

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