尹立威，聂伟荣，席占稳，周织建

(南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094)

高冲击下微悬臂梁动态响应特性

尹立威，聂伟荣，席占稳，周织建

(南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094)

针对高冲击下微构件动态响应特性的经典理论值与实验结果存在较大误差的问题，提出了高冲击下微悬臂梁尺寸效应模型并分析了其动态响应特性。该方法可描述微悬臂梁的弯曲特性、固有特性、动态响应特性的尺寸效应现象。实例分析表明，当微悬臂梁特征尺寸和内禀特征尺寸处于同一量级时，高冲击下微悬臂梁的弯曲挠度、固有频率、动态位移响应均表现出明显的尺寸效应现象，合理地解释了实验结果与经典理论值存在误差较大的问题。

高冲击；微悬臂梁；动态响应；尺寸效应；应变梯度理论

0 引言

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)器件凭借其微型化、集成化、智能化、低成本、高性能、可批量生产等优点在仪器测量、汽车电子、航空航天、国防事业、生物医学和环保等人们所接触到的几乎所有领域都有着巨大的应用前景[1-2]。这些MEMS器件中的微构件根据形状尺寸和受力特点，可以简化为微梁、微板等力学模型。当MEMS器件的几何尺寸在微米甚至纳米量级时，微结构的力学及其他性能将与宏观尺寸下的性能有着很大的差别，表现出微观效应[3]。MEMS器件尺寸的微型化将呈现出力学性能的尺寸效应，但经典的弹塑性理论的本构关系中不包含任何与材料尺寸相关的参数，无法预测微结构的尺寸效应现象。……