懸臂梁式微開關(guān)的動態(tài)分析研究

　　靜電力作為微電子機械系統(tǒng)(MEMS)中一種重要的驅(qū)動力，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MEMS產(chǎn)品已經(jīng)從實驗室走向商業(yè)化，但

　　相關(guān)設(shè)計理論和設(shè)計工具尚不能滿足設(shè)計需要，實際設(shè)計中仍然以反復(fù)試驗方法為主，

　　導(dǎo)致設(shè)計效率低，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)動力學(xué)、

　　有限元方法等為理論基礎(chǔ)，用計算機仿真作為輔助工具，對靜電驅(qū)動懸臂梁式微開關(guān)進

　　行動態(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態(tài)響應(yīng)和吸合現(xiàn)象，為

　　微開關(guān)的設(shè)計和優(yōu)化提供參考。論文中針對靜電驅(qū)動懸臂梁式微開關(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)動力學(xué)方程的數(shù)值方法，并利用MATLAB實現(xiàn)系

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

　　動特性。通過ANSYS模擬，研究了靜電力作用下微開關(guān)的動態(tài)響應(yīng)特性，對比了動態(tài)

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

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

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

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

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