mems圆板谐振器件挤压膜阻尼机理与模型

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1、隶。初大·磐硕士学位论文万方数据MEMS圆板谐振器件挤压膜阻尼机理与模型万方数据MECHANISMANDMODELOFSQUEEZE—FILMDAMPINGOFMEMSCIRCULARPLATERES0lNATORSA砀esisSubmiRedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYXUFeifeiSupervisedbyPro￡LIPuSchoolofMechanicalEngineeringSoutheastUniversityMarch2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声

2、明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：—立陋日期：—2田幽东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和

3、借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。一虢龇一雍擎万方数据摘要MEMS圆板谐振器件挤压膜阻尼机理与模型姓名t许飞飞导师：李普学校：东南大学在过去的三十年中，微电子机械系统(ⅧMS)发展迅猛。随着MEMS技术的迅速发展，许多微机电器件和系统顺势而生。其中，有一类MEMS器件是利用微机械结构在其固有频率处所具备的优良的振动性能来工作的，我们称这一类MEMS器件为谐振器件。品质因数是这类MEMS器件的关键指标，它表示谐振系统的总存储能与每个振动周期损失的能量的比值，高的品质因数对

4、提高系统的灵敏度和精确度至关重要。而在影响品质因数的众多能量损耗机制中，气体挤压膜阻尼所引起的能量损失在总能量损失中占有很大的比例。因此，如何正确预测挤压膜阻尼已经成为设计高品质微机械谐振器件的重要前提。过去，前人对挤压膜阻尼的研究主要集中于微梁和矩形微板谐振器件，而随着微圆板器件的广泛应用，提出针对MEMS圆板谐振器件的挤压膜阻尼模型显得尤为重要。因此，本文利用解析法分别建立了针对圆周固定弹性微圆板谐振器件和刚性穿孔微圆板谐振器件的挤压膜阻尼解析计算模型，即从弹性微圆板的振动方程和可压缩气体的雷诺方程的耦合关系出发，提出了针对圆周固定弹性微圆板的挤压膜阻尼解析计算模型；从修

5、正后的雷诺方程出发，导出了刚性穿孔微圆板谐振器件的挤压膜阻尼解析计算模型。为了验证理论模型的精确性，本文利用有限单元法(FiniteElementTheory，FEM)，借助有限元分析软件ANSYS分别对本文的两个解析模型进行了模拟仿真和数值计算。通过将MATLAB计算的解析解和ANSYS计算的数值解比较分析，验证了本文所推导的理论模型的准确性与可靠性。关键词：MEMS，微圆板谐振器件，挤压膜阻尼，品质因数万方数据东南大学硕士学位论文Mechanismandmodelofsqueeze--filmdampingofMEMScircularplateresonatorsName

6、：XUFeifeiTutor：LIPuSchool：SouthestUniversityABSTRACTInthepastthreedecades．Micro．Electro—MechanicalSystems(MEMS)developedrapidly．Wi廿ltherapiddevelopmentofMEMStechnology,manyMEMSdevicesandsystemsappeared．Alotofthesedevicesandsystemsworkinginthenaturalfrequencyofvibration，whichperformwell．arec

7、alledresonators．AsakeyindicatoroftheM哐MSresonators’dynamics．qualityfactoriSdefinedastheratioofthetotalenergytothelOSSenergyinavibrationcycleandahighqualityfactorisveryimportanttoimprovetheaccuracyandsensitivityofthesystem．Therearemanyenergydissipationmec