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面向器件行为的MEMS宏建模方法研究  
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【作者】 吕湘连;
【导师】 苑伟政;
【学位授予单位】 西北工业大学;
【学科专业名称】 机械制造及其自动化
【学位年度】 2005
【论文级别】 硕士
【网络出版投稿人】 西北工业大学
【网络出版投稿时间】 2005-06-27
【基金】 国家自然科学基金;高等学校博士学科点专项科研基金
【关键词】 MEMS; 宏建模; 半解析;
【英文关键词】 MEMS; Macromodeling; semi-analytic;
【中文摘要】 随着MEMS产品的多样化和功能结构的复杂化,微机电系统已成为多个学科相互融合的系统,其功能的实现是多个能量域相互耦合、综合作用的结果,这样,系统级建模与仿真越来越依赖于器件级宏模型的准确性。针对强耦合、非线性的MEMS器件,如何有效实现在多能量域耦合分析的基础上提取宏模型,完成系统级多信号仿真分析,成为当前MEMS设计领域的重要课题。本文针对典型的MEMS器件,研究了三种不同适应条件下的半解析宏建模方法,即在原MEMS器件(或子系统)数值计算基础上,通过一定的降阶算法得到解析宏模型。论文结合扭转微镜、微梁、电容式压力传感器等典型MEMS器件对三种宏建模方法的适应性和有效性进行了分析。 本文的主要研究内容包括: 1) 基于振动理论中的模态叠加原理,结合Lagrange动力学方程,研究了能量保守系统的宏建模方法。并用静电-结构耦合的扭转微镜为例,建立其宏模型,在ANSYS中对该宏模型进行分析。 2) 对于MEMS中经常遇到的有阻尼问题的能量耗散系统,针对线性问题研究了基于Arnoldi算法的宏建模方法,并在线性系统Arnoldi算...
【英文摘要】 Due to the nonlinear coupled energy domain behavior of MEMS (Micro Electro Mechanical System) devices, the development of MEMS CAD tools becomes a more challenging task. The coupled relevant field quantities (mechanical, thermal, electric, magnetic, optical, chemical, etc.) are consistently described by a set of time-dependent partial differential equations, direct simulation based on fully meshed structures involves thousands of degrees of freedom. In order to perform efficient prediction on system level, ...

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导师:苑伟政    导师单位:西北工业大学    学位授予单位:西北工业大学
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