微型悬臂叠层芯片的结构动力学实验及分析

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1、万方数据中图分类号旦至2坦UDC621硕士学位论文学校代码!Q§三三密级公珏微型悬臂叠层芯片的结构动力学实验及分析’rL一。。‘1nemodelexperimentandanalysisofthemicrocantileverstackedchip作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：李进军机械工程机械电子工程机电工程学院韩雷教授论文答辩Et期丝丝篁：垒答辩委员会主席中南大学二零一四年五月万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取

2、得的研究成果。尽我所知，除了论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，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：埠日期：巡年』月卫日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅

3、和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：丝新签名趁丝日期：迎z型年』月卫日万方数据硕士学位论文摘要微型悬臂叠层芯片结构动力学实验及分析摘要：本文以微型悬臂叠层芯片为研究对象，使用压电陶瓷作为激励底座对微型悬臂叠层芯片进行激励，使用Agilent33120A信号发生器驱动压电陶瓷，使用双探头激光多普勒测振仪同时对叠层芯片的底座和悬臂端进行测试。建立叠层芯片的动力学模型，近似求解叠层芯片

4、的等效模态参数。本文的工作主要包括：(1)以经典悬臂梁模型为基础，建立微型悬臂叠层芯片的动力学模型，导出悬臂的频率响应函数，分析其幅频特性和相频特性，指出底座激励下的悬臂梁是复模态振动，则悬臂和底座的相位差存在一个复杂的关系，使用实模态模型对其分析时，须对相位差进行补偿，提出补偿方法，指出复模态中频率响应函数的奈奎斯特圆的圆心有可能落在任意象限，并由实验验证。(2)分别使用稳态扫频激励、正向动态扫频激励和逆向动态扫频激励对叠层芯片进行激励，三种激励下芯片悬臂端与底座的速度频谱曲线和相位差曲线高度吻

5、合，说明叠层芯片悬臂端与底座之间的幅频特性是线性关系。对比两悬臂端和底座的速度频谱曲线分析两悬臂与底座的相互作用关系，并分析两悬臂之间的相互影响，取悬臂与底座速度幅值比获得悬臂的无量纲频率响应曲线，获得悬臂的幅频特性曲线，并得到准确的共振频率。(3)使用希尔伯特变换获得悬臂叠层芯片悬臂端与底座的相位差曲线，对比三种激励方式所得的相位差曲线，验证复模态相位差补偿方法，求解相位差补偿系数，绘制悬臂的奈奎斯特圆，奈奎斯特圆圆心所在的相角与共振频率处的相位差吻合。(4)拟合叠层芯片动力学模型的频率响应函数

6、获得悬臂的固有频率和阻尼比，对叠层芯片上层芯片振动面进行扫描，分析叠层芯片悬臂端的振动为二维振动，使用经典悬臂梁模型近似求解叠层芯片两悬臂的动力学等效参数。图86幅，表3个，参考文献81篇。关键词：压电底座激励；双探头激光多普勒测振仪；悬臂叠层芯片；复模态相位差补偿；模态等效参数分类号：TB52+3万方数据硕士学位论文AbstractThemodelexperimentandanalysisofthemicrocantileverstackedchipAbstract：Thispaperisabo

7、utthestudyofthevibrationcharacteristicofthemicrostackedchip．ThestackedchipwasexcitedbythePZT,whichWasdrivenbytheAgilent3120ASignalGenerator．Thevibrationsignalsofthestackedchipwerecollectedbythetwo-probeLaserDopplerVibrometer(LDV)System．Thedynamicmodel

8、ofthestackedchipWasbuilt，andthemodelequivalentparametersofthestackedchipweresolved．(1)Thedynamicmodelofthemicrostackedchipwasbuiltbasedontheclassicalcantileverbeammodel，theamplitudefrequencycharacteristicandthephasefrequencycharacteristicsofth