微型悬臂梁有限元分析及测试开题报告

1. 研究目的与意义

自从1880年jacques和pierre curie第一次发现压电现象后，氮化铝、钛酸钡、氧化锌、锆钛酸铝和聚偏二氟乙稀等一些压电材料相继被发现。其中pzl压电材料因具有良好地正、逆压电效应，高的局里温度、强自发性和高机电耦合系数而广泛应用在微传感器领域中。

从1984年r.t.howe和r.s.muller首次应用多硅静电驱动获得谐振式微悬臂梁以来，关于谐振式微悬臂梁的报道增长迅速，主要用作微机械电子滤波器、谐振式传感器和振荡器及其他需要谐振驱动和电学检测的器件。谐振式微悬臂梁工作时首先必须被激振，同时其振动信号必须能被采集并以电信号方式输出。

早期人们对zno的制作的压电微悬臂梁进行了长期的研究，但是众所周知，由于zno的压电特性系数远低于另一种压电材料pzt（锆钛酸铅）因而采用pzt代替zno成为提高谐振微悬臂梁灵敏度的最为简单而又合乎逻辑的途径，研究也证明了该途径的有效性。

2. 研究内容和预期目标

微悬臂梁是mems器件中最典型的结构之一，首先查阅资料了解微悬臂梁的

特性，选取一种微悬臂梁，研究其尺寸效应，设计其激振方式，测量微悬臂梁

在不同激振方式下的振动特性，利用ansys有限元模拟软件建立模型，对微悬

3. 研究的方法与步骤

（一）微悬臂梁结构设计

首先设计微悬臂梁的结构尺寸，微悬臂梁的几何尺寸直接关系到其运动特性，值得注意的是：要获得高灵敏度，微悬臂梁的长度与厚度之比必须大，整体尺寸小的微悬臂梁在具有高灵敏度的同时，还具有低噪声和响应快的优点；另外，微悬臂梁的尺寸还与制作工艺、满足应用要求等因素有关。因此，微悬臂梁的几何尺寸的设计，需要作多方面权衡取舍。

设计实验，设计激振方式，研究微悬臂梁的振动特性。

4. 参考文献

[1] 缪建，朱若谷。基于ansys的压电微悬臂梁的有限元分析。中国计量学院，计量测试工程学院，浙江杭州 310018

[2] 周嘉，黄宜平。压电薄膜的压电系数的测量及其微悬臂梁简谐振动模拟。复旦大学微电子系，专用集成电路与系统国家重点实验室，上海 201512

[3] 王锡明，周嘉，黄宜平。具有激振和测振的新型压电微悬臂梁设计。复旦大学自然科学报。2010-12

5. 计划与进度安排

[1] 03月2日～03月13日 查阅相关资料；提交开题报告；

[2] 03月16日～03月27日 学习软件；提交外文翻译初稿；

[3] 03月30日～04月17日 建模与计算分析，实验测量；