工学微系统设计与制造

1、2021-8-21微系统设计中的工程力学2021-8-22 薄板的静力弯曲：2222222wwpxyxyD2021-8-232021-8-24一、机械振动 1.1基本公式 简单的机械振动系统如图4-7a 0)()(tXktXm )sin()cos()(21tCtCtXmk2021-8-25 质量块的振动频率： 圆周频率 通常被认为是系统的自然频率，是一个用来估算包括微器件在内的固体结构谐振的非常重要的量，它的单位是弧度每秒rad/s。 我们在图4-7b所示的系统中引入一个阻尼器，假设阻尼器的阻尼系数为c，它将产生一个与质量块速度成比例的减速阻尼力。运动方程被修正为：2f0)()()(tXktX

2、ctXm 2021-8-26 式中质量块的瞬时位置X（t）会取三种情况中的一种，这取决于阻尼比的大小，阻尼比被定义为：mc 2/情况1：过阻尼022)()(222221ttteCeCetX2021-8-272021-8-28情况2：临界阻尼情况022)()(21tCCetXt2021-8-292021-8-210情况3：欠阻尼022)sincos()(222221tCtCetXt2021-8-2114.3.2 共振 tFtXktXmsin)()(0 )sinsin()()(220ttFtXa a2021-8-21200)(tXtFtFtXcos2sin2)(020)(tXMKnn2021-8-

3、2132021-8-2142021-8-215 4.3.4 加速度计的设计理论 图4-14a描述一种典型的加速度计，它由一个用弹簧和阻尼器支撑的测振质量构成。2021-8-216 )()()(txtytz0)()()(tymtzctkz 2021-8-217)()()(txtytz )()()()(txmtkztzctzm tXtxsin)(tmXtkztzctzmsin)()()(2 0)()()(tkztzctzm )sin()(tZtz)(tx)(tz2021-8-2182222)()(mcmkXZ21tanmkmc2021-8-21922222)2()(1 (nnnhXZ21)(12t

4、annnhmkncnccmch2 （4-32a） （4-32b）2cncm2021-8-220n)2/( hXZ nn2max,nbaseaZmax,basea2021-8-2212021-8-2222021-8-2234.3.5 阻尼系数DF)(tcVFD（4-36）2021-8-224( )y t2021-8-22533016 ()( )DWFfW Ly t HL（4-37）（4-37）（4-36）303)(16LHWLWfc （4-38）（4-38）)(LWfLW2021-8-2262021-8-2272021-8-228)()(yuys（4-42）HV0VHLbLbFD2)2(0( )

5、. /u y V y H( )u y2021-8-2292DFLbcVH2021-8-2304.4 热力学2021-8-2312021-8-2322021-8-2332021-8-23412TTTTL TLT/2021-8-23512TTTTEETT)11()(2112EEhbSTF（4-49）2021-8-236Th)(3212（4-49）（4-50）),(zyxu),(zyxv),(zyxw2021-8-237例题4-152021-8-2382021-8-239)(),(1zfzyxxx)(),(2zfzyxyy0yzyxxzzz2321)(113TTyyxxMhzNhzET)232(13

6、TTMhzhNEyyxx（4-51）（4-52a）2021-8-240)(11)232()1 (23zTMhzhNETTzz（4-52b）)232(3TTMhzhNExu)232(3TTMhzhNEyv23)()1()1 (1)(43320223TTzTMhzNhzdzzTEEyxEhMw （4-53a） （4-53b） （4-53c）2021-8-241TNTM)(zThhTdzzTEN)(（4-54a）hhTzdzzTEM)(（4-54b）E2021-8-242bhA23/23bhI IbMzAbNzETzxTTxx)()(),(（4-55）0 xzzz)(1),(TTxxbMIzAbNE

7、zx（4-56a）)()1()(),(zTEbMIzAbNEzxTTzz（4-56b）2021-8-2430 xz)(),(TTbMIzAbNExzxu（4-57a）zTTTdzzTEbMIzAbNExEIbMzxw02)()1()(22),(（4-57b）（4-54a）（4-54b）TNTM2021-8-244EIbMT1 （4- 58） ( )IIIIIIijijK orK orKfr2021-8-2452021-8-246 ( )ijIIIIIIiuK orK orKrg 4.5.2 断裂韧度 图445a中的紧凑拉伸（CT）试样； 图445b中三点弯曲试样；4.5.3 界面断裂力学 针对

8、图446中不同材料的粘接面，两种粘接材料有不同的性能参数分界面在垂直方向和侧面剪切方向2021-8-2472021-8-2482021-8-2492021-8-250一、机械振动 1.1基本公式 简单的机械振动系统如图4-7a 0)()(tXktXm )sin()cos()(21tCtCtXmk2021-8-251 质量块的振动频率： 圆周频率 通常被认为是系统的自然频率，是一个用来估算包括微器件在内的固体结构谐振的非常重要的量，它的单位是弧度每秒rad/s。 我们在图4-7b所示的系统中引入一个阻尼器，假设阻尼器的阻尼系数为c，它将产生一个与质量块速度成比例的减速阻尼力。运动方程被修正为：2f0)()()(tXktXctXm 2021-8-2522021-8-253330