雙穩(wěn)態(tài)屈曲梁的非線性跳躍特性研究

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1、!""(年#月西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）RI8+!""(!!第/’卷!第/期!"#$%&’!"(!)*+*&%!#%*,-$.*/0P34+/’!W3+/雙穩(wěn)態(tài)屈曲梁的非線性跳躍特性研究趙!劍!賈建援!王洪喜!張文波!西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院"陜西西安!(%""(%#摘要!基于廣義變分原理!借助半純函數(shù)公式解析地給出了預(yù)壓屈曲梁雙穩(wěn)態(tài)跳躍過(guò)程中橫向力與位移之間的非線性關(guān)系式+考慮軸向彈性伸縮對(duì)梁長(zhǎng)約束的影響!利用假設(shè)屈曲模態(tài)法分析了跳躍臨界力"軸向壓力及屈曲模態(tài)之間的非線性耦合關(guān)系!并給出了雙穩(wěn)態(tài)梁發(fā)生二次分叉屈曲跳躍臨界力與拱高的關(guān)系曲線!仿真計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果一致

2、+關(guān)鍵詞!微電子機(jī)械系統(tǒng)#雙穩(wěn)態(tài)#屈曲模態(tài)#非線性跳躍#廣義變分原理中圖分類號(hào)!,-&#!!文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼!.!!文章編號(hào)!%""%$!’"""!""(#"/$"’&*$"&!"#$%#&’()#’*+,-("./-0-’(’0,&(%),%0"1’0"2*(&))&34%+),’4$&4.05$&34&’2!"#$%&’(#%)#%&’(*+,’(#-#./"0(1*2&#!"#./-3(*40!01233435-612783$64619:38;1<8=;866:;8=#>;?;78@8;A+#>;B78!(%""(%#C2;87"64),(’0,$!D7E6?38926=68

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6、:;79;38G:;81;G46雙穩(wěn)態(tài)微結(jié)構(gòu)是一種在其運(yùn)動(dòng)空間中具有兩個(gè)靜力學(xué)平衡狀態(tài)的柔順結(jié)構(gòu)#具有保持穩(wěn)態(tài)的能力+由于具有體積小&響應(yīng)快&無(wú)摩擦&穩(wěn)態(tài)保持無(wú)需功耗的特點(diǎn)#在微電子機(jī)械系統(tǒng)!-<-0"及慣性控制領(lǐng)域有廣’%(’!(’/(’’(泛的應(yīng)用#例如微泵&微開(kāi)關(guān)&微繼電器)接觸器&非易失存儲(chǔ)單元等+雙穩(wěn)態(tài)微結(jié)構(gòu)在狀態(tài)跳躍過(guò)程中具有強(qiáng)非線性#在跳轉(zhuǎn)過(guò)程中力與位移的關(guān)系研究尚不完善+目前較為常見(jiàn)的雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)多為借助彈性能的積聚與轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)的保持與轉(zhuǎn)換#比如兩端固支的屈’&##(曲微梁等靈巧機(jī)械結(jié)構(gòu)#-799;7EP78=H3基于小撓度理論對(duì)屈曲梁的跳躍進(jìn)行了研究#但其計(jì)

7、算結(jié)果存’((’*!%"(在較大的偏差%O+Q78=計(jì)算了軸壓作用下屈曲微梁的桿端力與位移之間的關(guān)系%-+,726:.+07;5基于一階屈曲模態(tài)假設(shè)的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)要分析了軸向壓縮與橫向跳躍位移之間的非線性耦合關(guān)系#由于其推導(dǎo)過(guò)’%%(程中進(jìn)行了大量假設(shè)嚴(yán)重影響了公式的實(shí)用性%R6I8=078=S3雖然給出了跳躍臨界力的表達(dá)式#但并未’%!(考慮軸向壓縮對(duì)跳躍性能的影響#計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)相差較大%T;:39EI=I-793H7設(shè)計(jì)了一種雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)’%/(’%’(器#對(duì)兩端鉸支屈曲微梁的跳躍進(jìn)行了推導(dǎo)%R;8U;