三段梁動(dòng)態(tài)分析

1、三段式雙穩(wěn)態(tài)梁屈曲分析1參數(shù)設(shè)計(jì)選用多晶硅材料進(jìn)行開關(guān)加工，材料彈性模量E=165GPa,、泊松比P0=0.23o動(dòng)態(tài)分析是在加速度激勵(lì)為a=4g下進(jìn)行的。參數(shù)定義W側(cè)梁厚度W主梁彈性段厚度V側(cè)梁長度1主梁彈性段長度L主梁中段長度IV側(cè)梁寬度h主梁彈性段寬度&初始傾斜角lb側(cè)梁慣性矩Ih主梁彈性段慣性矩E材料彈性模量2設(shè)計(jì)要求參考Sandia實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)計(jì)要求,（1）開關(guān)具備雙穩(wěn)態(tài)特性；（2）如圖所示，E1和E3為開關(guān)穩(wěn)定平衡位置，E2為不穩(wěn)定平衡位置；（3）在激勵(lì)作用下閉合門限值為5|JN；（4）開關(guān)閉合后，為保證電接觸特性，接觸壓力大于50|JN小于150pN：（5）最大應(yīng)力小于1200M

2、Pao開關(guān)可以選擇初始位置為El或者E3兩種情形，考慮到Fmax般大于Fmin，開關(guān)初始位置設(shè)在E3位置比較合理，但該種情形在加工時(shí)比較困難，因此考慮兩種方案。方案一初始位置在E3,此時(shí)在激勵(lì)加速度作用下，慣性力Fg=maFmin,為減小質(zhì)量塊質(zhì)量，F(xiàn)min應(yīng)該較小。參數(shù)組合1主梁參數(shù)(um)側(cè)梁參數(shù)(um)130V44L190w6W2h，5116e0.959.9448Fmm4.18206.48位移：如下圖，時(shí)間t=06292微秒時(shí)，屈曲梁恢復(fù)到初始位置E1點(diǎn)。之后屈曲梁產(chǎn)生振蕩，原因是阻尼力相對(duì)彈性力過小，可以縮小氣隙厚度增大阻尼力。彈性力：如下圖，振蕩前彈性力的最大值和最小值都與靜態(tài)分析值

3、相同,Fmax=59.9uN,Fniin=4.2uN。阻尼力：本次仿真釆用的氣隙厚度正反均為20um,如下圖，t=0.6292微秒,屈曲梁到達(dá)第二個(gè)穩(wěn)態(tài)時(shí)，阻尼力為0.2721uNo若將正反氣隙厚度改為10um,屈曲梁受到的阻尼力增大，在第二個(gè)穩(wěn)態(tài)位置快速收斂。位移曲線和力曲線如下圖。0心方案二初始位置在El,此時(shí)在激勵(lì)加速度作用下，慣性力Fg=maFmax,考慮到系統(tǒng)單純靠一個(gè)質(zhì)量塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)無法完成功能，因此建議設(shè)計(jì)以下結(jié)構(gòu)。y上述結(jié)構(gòu)當(dāng)受到外加門限加速度a作用后，大小兩個(gè)質(zhì)量塊產(chǎn)生的慣性力驅(qū)動(dòng)雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)，將質(zhì)量塊壓下閉合觸點(diǎn)。要求Fgl+Fg3-Ky=(M+m)aFnwx(1)外加加速度撤

4、除后，大質(zhì)量塊由彈簧K拉回，小質(zhì)量塊維持閉合狀態(tài)，觸點(diǎn)接觸壓力為Fnuno當(dāng)外加反向加速度達(dá)到開關(guān)截止門限時(shí)，即有：F；=ma，F(xiàn).gJnun(2)時(shí)，開關(guān)斷開。參數(shù)組合1主梁參數(shù)(um)側(cè)梁參數(shù)(um)140r44L320w6W2h，5h7e0.9Fm/uN)82.1509Fmin(llN)51.655212.03（1）位移：氣隙厚度設(shè)置為20um時(shí)，如下圖，t=1.189微秒時(shí)，屈曲梁到達(dá)第二個(gè)穩(wěn)態(tài)位置，位移量為12.03umo此后屈曲梁發(fā)生振蕩。（2）彈性力：如下圖，振蕩前彈性力的最大值和最小值都與靜態(tài)分析值相同,Fmax=82.luN,Fniin=51.6uN。（3）阻尼力：如下圖，t=1.189微秒，屈曲梁到達(dá)第二個(gè)穩(wěn)態(tài)位置時(shí)，阻尼