中文摘要：

本项目以典型具有谐振结构的MEMS微器件为研究对象，进行了多物理场工作环境下微器件的一体化建模、性能解析与拓扑优化研究。将子结构的模型化方法应用在微器件的高精度一体化行为建模中，实现了微器件最终输出性能的高效高精度解析与动力学特性分析。提出了面向对象的微器件结构快速建模方法，使用封装的模块来表示独立的组件或者局部结构，可自由搭配重复使用，实现了较好的解析精度和速度。引入自组织的元胞自动机思想，提出了适用于表征微器件特性的自组织解析流程和方法，推导了多物理场耦合非线性效应的自组织局部规则，对微器件多场耦合产生的不同情况进行了模拟分析，验证了自组织耦合解析方法的可行性和算法效率。构造了微器件拓扑优化的局部规则和数学模型，提出了微器件结构拓扑的一体化优化方法，融合自上而下的数学模型控制与自下而上的自组织演化机制，完成结构拓扑的自组织进化，最终形成了满足设计要求和健壮性评价标准的结构拓扑模式。开发了MEMS器件级仿真与再设计平台，将先进的设计理念和设计思想融入其中，提高了器件的设计效率和设计质量。制作和测试了改进后的微器件，测试结果表明，设计后的微器件具有较好的整体性能和系统检测输出特性。