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拟弧长延拓法在静电激励MEMS吸合特性研究中的应用
  • ISSN号:1000-0887
  • 期刊名称:应用数学和力学
  • 时间:2015
  • 页码:386-392
  • 分类:O302[理学—力学]
  • 作者机构:[1]山东大学工程力学系,济南250061, [2]机械结构强度与振动国家重点实验室(西安交通大学),西安710049, [3]山东大学机械工程学院,济南250061
  • 相关基金:国家自然基金(11202117;11272186); 山东省自然基金(ZR2012AM014;BS2012ZZ006)
  • 相关项目:静电驱动MEMS微结构非线性吸合特性研究- - 理论和数值方法
中文摘要:

在静电激励微机电系统MEMS(micro-electro-mechanical systems)吸合特性研究中,基于应变梯度理论的微梁结构的控制方程是非线性高阶微分方程,给方程的求解带来了困难。由于该问题的数学模型本质上是分叉问题,方程的解支上出现奇异点,而运用局部延拓法无法通过奇异点。因此,通过运用广义微分求积法将控制方程降阶离散,结合拟弧长延拓法使迭代顺利通过奇异点,求出了整个解曲线。结果表明,拟弧长延拓法能有效并准确地求解具有分叉现象的高阶微分方程问题,为精确预测静电激励MEMS的吸合电压提供有力帮助。

英文摘要:

In the study of the electrostatically actuated MEMS (micro-electro-mechanical sys- tems), based on the strain gradient elasticity theory, the governing equations for the microbeam are nonlinear differential equations that are difficult to solve. The mathematical model for this problem is of essential bifurcation, and the solution branches of the equations have in- flection points. The iteration process can' t go through the inflection points with the local con- tinuation method. Therefore, the generalized differential quadrature method was applied to dis- cretize and reduce the order of the governing equations, and the pseudo-arclength continuation algorithm was used to enable the iteration process to go smoothly through the inflection points, with the complete solution curve calculated. The numerical results show that the pseudo-arc- length continuation algorithm makes an effective way precisely solving the nonlinear high-order differential equations with bifurcation phenomenon embedded, and helps to accurately predict the pull-in voltage of the electrostatically actuated MEMS.

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期刊信息
  • 《应用数学和力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:重庆交通大学
  • 主办单位:重庆交通大学
  • 主编:钟万勰
  • 地址:重庆南岸区重庆交通大学90信箱
  • 邮编:400074
  • 邮箱:applmathmech@cqjtu.edu.cn
  • 电话:023-62652450
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0887
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1060/O3
  • 邮发代号:78-21
  • 获奖情况:
  • 国际工程索引(EI)收录期刊,我国力学类核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:8965