懸臂梁式微開關(guān)的動(dòng)態(tài)分析研究

　　靜電力作為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)中一種重要的驅(qū)動(dòng)力，廣泛應(yīng)用于微鏡、微

　　鉗、微開關(guān)等微器件中。盡管部分靜電驅(qū)動(dòng)MEMS產(chǎn)品已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化，但

　　相關(guān)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)工具尚不能滿足設(shè)計(jì)需要，實(shí)際設(shè)計(jì)中仍然以反復(fù)試驗(yàn)方法為主，

　　導(dǎo)致設(shè)計(jì)效率低，制約了產(chǎn)品的研發(fā)速度和產(chǎn)業(yè)化水平。本文以電磁學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、

　　有限元方法等為理論基礎(chǔ)，用計(jì)算機(jī)仿真作為輔助工具，對(duì)靜電驅(qū)動(dòng)懸臂梁式微開關(guān)進(jìn)

　　行動(dòng)態(tài)特性分析及有限元仿真，研究微開關(guān)在靜電力作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和吸合現(xiàn)象，為

　　微開關(guān)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供參考。論文中針對(duì)靜電驅(qū)動(dòng)懸臂梁式微開關(guān)的集中參數(shù)模型和

　　分布參數(shù)模型，分別給出了求解相應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程的數(shù)值方法，并利用MATLAB實(shí)現(xiàn)系

　　統(tǒng)動(dòng)態(tài)階躍響應(yīng)的數(shù)值仿真。利用ANSYS軟件計(jì)算了微開關(guān)的靜態(tài)位移特性和固有振

　　動(dòng)特性。通過ANSYS模擬，研究了靜電力作用下微開關(guān)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，對(duì)比了動(dòng)態(tài)

　　和靜態(tài)兩種臨界電壓，分析了微開關(guān)動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性的不同，以及動(dòng)態(tài)吸合電壓和

　　吸合時(shí)間的關(guān)系，討論了微開關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇對(duì)其性能的影響。分析表明，動(dòng)態(tài)響應(yīng)

　　周期隨驅(qū)動(dòng)電壓的增大而增大;動(dòng)態(tài)臨界電壓小于靜態(tài)臨界電壓：動(dòng)態(tài)吸合電壓并不是

　　唯一的，隨著動(dòng)態(tài)吸合電壓的增大，吸合時(shí)間逐漸變小;由于空氣阻尼的存在和靜電力

　　的非線性，系統(tǒng)的振動(dòng)頻率相對(duì)于其固有頻率向下發(fā)生漂移。