孙丽波，许立忠，刘庆玲

(1.燕山大学环境与化学工程学院河北省应用化学重点实验室，河北秦皇岛066004；2.燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066004；3.廊坊师范学院数信学院，河北廊坊065000)

静电激励微板动力学特性研究

孙丽波1，许立忠2，刘庆玲3

(1.燕山大学环境与化学工程学院河北省应用化学重点实验室，河北秦皇岛066004；2.燕山大学机械工程学院，河北秦皇岛066004；3.廊坊师范学院数信学院，河北廊坊065000)

基于多物理场动态耦合分析方法建立了考虑微流体压膜阻尼效应的静电激励微板机电耦合系统动力学模型，采用KBM法对微板多物理场耦合动力学响应问题进行了求解。通过静电激励微板动力学实验，采集到了简谐激励下系统响应共振频率、波形图及幅值谱图，图像显示出微板机电耦合系统具有明显的非线性动力学特征。与实验结果对比表明：这种基于多物理场动态耦合分析方法所求得的动力学响应解具有足够的精度。该方法有助于研究静电激励微板的动力学特性并可应用于MEMS动力学设计。

机械振动；静电激励；机电耦合；微板；MEMS

引 言

微机电系统(Micro-electromechanical system，简称为MEMS)具有体积小、易集成、成本低、功耗小、速度快以及精度高等特点，适合于航空、航天、兵器、材料成形、汽车、生物工程和医疗等技术领域，成为国内外高科技尖端技术领域的研究热点［1-3］。微板作为一种典型的结构元件，在MEMS设计中得到了广泛的应用，如微型阀、微型泵、微传感器等［4］。这些微型器件工作中存在着电场力与结构变形的机电耦合问题，二者之间并非简单、规则的线性关系，是一个典型的非线性问题，由于系统响应速度快，频率常在兆赫兹以上，所处环境中的空气阻尼作用亦不可忽略。……