压电双层微板首次穿越问题研究

作     者：张振子 王平 Zhang Zhenzi;Wang Ping

作者机构：燕山大学建筑工程与力学学院秦皇岛066004 河北省重型设备与大型结构力学可靠性重点实验室秦皇岛066004 

出 版 物：《应用力学学报》 (Chinese Journal of Applied Mechanics)

年 卷 期：2020年第37卷第4期

页      面：1696-1702,I0022页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主　　题：MEMS 首次穿越 随机平均法 应变梯度理论 

摘      要：由于宏观的动力学分析模型并不适用于MEMS(微电子机械系统)领域,因此建立了一种有效的随机动力学稳定性分析方法,用于描述微型构件的首次穿越失效过程。首先,基于应变梯度理论和Hamilton变分原理建立了静电力作用下四边简支双层微板的动力学控制方程;然后,应用随机平均理论分析了压电模型中双层微板的首次穿越失效,得到了其平均首次穿越时间、条件可靠性函数和首次穿越时间的条件概率密度;最后,依据数值模拟结果对比了静电激励强度和材料尺度参量对双层微板首次穿越失效的影响。算例结果表明:当材料尺度参量与微板厚度相近时,选用较大的材料尺度参量,能够明显提升可靠性、快速降低阶段双层微板系统的稳定性。同时,对整体失效过程影响微小的激励增强,也会明显提升该阶段的首次穿越失效概率。在这一阶段采取相应的控制措施可以有效地改善系统局部稳定性,延长使用寿命。