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1、毕业论文题目微机电系统中平面弹簧的刚度有限元分析学生姓名学号所在院(系)专业班级指导教师年月日微机电系统中平面弹簧的刚度有限元分析【摘要】：平面微弹簧是一种非常重要且典型的MEMS(Micro-ElectroMechanicalSystems)器件，是微传感器、微执行器和微陀螺仪等的重要组成部分，它不仅可为其提供弹性力，而且能够传递能量。即微弹簧的性能对其它器件能否按照设计要求正确发挥作用起着至关重要的作用。目前,由于受微机械加工工艺特点的限制，微弹簧的形状大多是平面结构，弹性常数是其设计及加工过程中一个非常关键的参数，它直接关系到
2、微弹簧的各项性能能否正常发挥。对于结构简单（如悬臂梁型）的微弹簧，很容易推导出计算其弹性常数的公式。而精确推导结构复杂微弹簧的弹性常数的计算公式很难,因而目前普遍采用有限元模拟方法来分析其弹性常数，同时，可作为验证理论推导出的公式合理与否的有益参考。利用有限元分析软件ANSYS对镍质平面S型MEMS弹簧进行实体建模、静力学有限元计算分析，得到了各结构参数对刚度的影响规律，明确了其刚度特性。ANSYS仿真结果与镍质平面S型微弹簧的实际拉伸实验结果一致性很好，证明ANSYS软件对微弹簧力学性能的模拟较为准确。本文的分析方法对于其它类似的
3、MEMS器件的分析有一定的借鉴意义，研究成果为平面微弹簧的优化设计与加工提供了依据，具有实际应用价值。【关键词】：MEMS弹簧；有限元方法；刚度特性；IIIMicroelectromechanicalsystemflatspringstiffnessinthefiniteelementanalysisAbstract：PlanarMicrospringisaveryimportantandtypicalMEMS(Micro-companyMechanicalSystems)devices,Microsensors,Microactu
4、atorsandanimportantcomponentofMicrogyroscope,etc,itnotonlycanprovideelasticforce,andcantransferenergy.Ofmicrospringperformanceonotherdevicescanworkproperlyaccordingtorequirementsofthedesignplaysavitalrole.Atpresent,duetolimitedbymicromachiningprocesscharacteristics,the
5、shapeofmicrospringismostlyflatstructure,theelasticconstantsisthedesignandprocessingaverykeyparameterintheprocess,itisdirectlyrelatedtothevariouspropertiesofmicrospringcanplaynormally.Withsimplestructure,suchascantileverbeamtypemicrospring,itiseasytodeducetheformulaofca
6、lculatingtheelasticconstants.Andprecisestructurecomplexmicrospringisderivedthecalculationformulaoftheelasticconstantsofhard,soatpresentwidelyusedfiniteelementsimulationmethodtoanalyzetheelasticconstants,andatthesametime,canbeusedasavalidationtheoryderivedformulaisreaso
7、nableornotofthebeneficialreference.UsingfiniteelementanalysissoftwareANSYStonickelmassplaneStypeMEMSspringsforphysicalmodeling,staticfiniteelementanalysis,obtainedtheinfluencelawofvariousstructuralparametersontherigidity,madeclearitsstiffnesscharacteristics.ANSYSsimula
8、tionresultswithnickelqualitativemicrospringmodelplaneSactualtensileexperimentalresultsconsistencyisverygood,provethat
