微米纳米技术丛书·MEMS与微系统系列 微机电耦合动力学
作者： 许立忠，孙丽波 著
出版时间： 2015年版
丛编项： 微米纳米技术丛书，MEMS与微系统系列
内容简介
《微机电耦合动力学》主要介绍MEMs典型构件机电耦合及机电流体耦合动力学的相关理论与应用。《微机电耦合动力学》共分12章，主要内容包括：微机电系统及微机电系统动力学问题的发展与应用现状；静电驱动微板、微梁机电耦合动力学理论；静电驱动微板、微梁机电耦合非线性动力学理论；考虑压膜阻尼的微梁机电流体耦合动力学理论；谐振式微型压力传感器敏感性分析；静电微泵泵膜动力学、流量及结构优化分析；静电驱动微板动力学实验测试。《微机电耦合动力学》可供高等院校微电子、机电一体化等专业的师生阅读，也可作为从事微机电系统工程设计开发的研究生和科研技术人员参考。
目录
第1章 绪论
1.1 MEMS概述
1.2 MEMS在军事领域的应用
1.3 微构件动力学研究
第2章 微梁机电耦合振动
2.1 微梁机电耦合模型建立
2.2 静电力分析
2.3 悬臂式微梁机电耦合自由振动
2.3.1 静态位移求解
2.3.2 动态分析
2.4 弹性支撑微梁机电耦合自由振动
2.4.1 静态位移求解
2.4.2 动态分析
2.5 悬臂式微梁机电耦合受迫振动
2.5.1 简谐受迫振动
2.5.2 共振分析
2.6 弹性支撑微梁机电耦合受迫振动
2.6.1 简谐受迫振动
2.6.2 共振分析
2.7 实例计算及分析
2.7.1 悬臂式微梁
2.7.2 弹性支撑微梁
第3章 微梁机电耦合非线性动力学
3.1 弱非线性系统的自由振动
3.2 接近共振的受迫振动
3.3 远离共振的受迫振动
3.4 实例计算及分析
3.4.1 弱非线性系统自由振动分析
3.4.2 接近共振的受迫振动分析
3.4.3 远离共振的受迫振动分析
第4章 微梁机电流体耦合自由振动
4.1 微梁机电流体耦合模型建立
4.1.1 振动方程
4.1.2 空气挤压膜阻尼
4.1.3 系统动静态方程
4.2 微梁机电流体耦合自由振动
4.2.1 静态位移求解
4.2.2 动态分析
4.3 实例计算及分析
4.3.1 位移振动响应分析
4.3.2 电场、压力场振动响应分析
4.3.3 灵敏度分析
第5章 微梁机电流体耦合受迫振动
5.1 受迫振动方程的建立
5.2 受迫振动求解
5.3 实例计算及分析
5.3.1 共振分析
5.3.2 灵敏度分析
第6章 微板机电耦合振动
6.1 微板机电耦合模型建立
6.2 四边筒支微板机电耦合自由振动
6.2.1 静态位移求解
6.2.2 动态分析
6.3 对边简支对边固定微板机电耦合自由振动
6.3.1 静态位移求解
6.3.2 动态分析
6.4 三边简支一边自由微板机电耦合自由振动
6.4.1 静态位移求解
6.4.2 动态分析
6.5 四边简支微板机电耦合受迫振动
6.5.1 简谐电压激励
6.5.2 简谐外载荷激励
6.5.3 简谐电压和简谐外载荷共同激励
6.6 对边简支对边固定微板机电耦合受迫振动
6.6.1 简谐电压激励
6.6.2 简谐外载荷激励
6.6.3 简谐电压和简谐外载荷共同激励
6.7 三边简支一边自由微板机电耦合受迫振动
6.8 微板机电耦合自由振动实例计算及分析
6.8.1 四边简支微板
6.8.2 对边简支对边固定微板
6.8.3 三边简支一边自由微板
6.9 微板机电耦合受迫振动实例计算及分析
6.9.1 简谐电压激励下的受迫响应分析
6.9.2 简谐电压和简谐外载荷共同作用下的微板动态响应分析
6.9.3 简谐电压激励下的共振分析
6.9.4 简谐电压和简谐外载荷共同激励下的共振分析
第7章 微板机电耦合非线性动力学
7.1 弱非线性系统自由振动
7.1.1 非线性静电场力
7.1.2 系统非线性动力学方程
7.1.3 广义时间函数及幅频响应特性
7.2 接近共振的受迫振动
7.3 远离共振的受迫振动
7.4 实例计算及分析
7.4.1 工作电压与静态平均位移
7.4.2 频率特性
7.4.3 时域动态响应
7.4.4 幅频响应特性
7.4.5 系统影响因素分析
第8章 谐振式压力传感器敏感性分析
8.1 灵敏度近似计算方法
8.1.1 压力膜弯曲
8.1.2 灵敏度分析
8.1.3 灵敏度影响因素分析
8.2 不同结构谐振式压力传感器
8.2.1 固支结构
8.2.2 跳板结构
8.2.3 半岛结构
8.3 改进的灵敏度计算方法
8.3.1 半岛结构压力应力关系分析
8.3.2 灵敏度解析式的推导
8.4 两种方法的比较
第9章 静电微泵泵膜的振动分析
9.1 静电微泵的模型及泵膜的振动方程
9.2 泵膜的自由振动
9.3 泵膜在偏置电压下的静态位移
9.4 防止静电吸合的条件
9.5 微泵机电流体耦合动力学模型及压膜阻尼
9.6 偏置电压下泵膜的振动方程
9.7 偏置电压下泵膜的自由振动
9.7.1 自由振动微分方程的求解
9.7.2 频率特性
9.7.3 广义坐标
9.8 偏置电压下泵膜的受迫振动
9.8.1 受迫振动微分方程的求解
9.8.2 接近共振的受迫振动
9.8.3 远离共振的受迫振动
9.9 实例计算及分析
9.9.1 系统结构参数
9.9.2 泵膜静态位移分析
9.9.3 泵膜的自由振动分析
9.9.4 泵膜接近共振的受迫振动分析
9.9.5 泵膜远离共振的受迫振动分析
第10章 微泵流量分析
10.1 无阀微泵的工作原理
10.2 扩散口和收缩口的性能分析
10.3 微泵流量分析
10.3.1 阻尼比的确定
10.3.2 流量计算
10.3.3 瞬时流量计算
10.4 微泵流量影响因素分析
10.4.1 远离共振
10.4.2 接近共振
10.4.3 流量影响曲线
10.4.4 结果分析
第11章 微泵结构参数的优化
11.1 优化设计的数学模型
11.2 静电微泵优化问题的简化
11.3 静电微泵的优化
11.4 ANSYS仿真分析
11.4.1 泵膜自由振动模态仿真
11.4.2 泵膜结构静电耦合变形仿真
第12章 静电驱动微板动力学实验
12.1 实验测试原理
12.2 微动实验平台的设计与制造
12.2.1 主要设计要求
12.2.2 结构设计
12.3 简谐激励下微板动力学实验
12.3.1 共振区域检测
12.3.2 微板动力学实验
12.3.3 实验结果与理论值分析比较
参考文献
