多層微懸臂梁彈性常數(shù)的計(jì)算方法的研究.pdf

1、微懸臂梁是納米領(lǐng)域重要的微力傳感器，而微懸臂梁的彈性常數(shù)又是決定其力學(xué)性能的重要參數(shù)。由于微懸臂梁的尺寸處于微米級(jí)，有些特征尺寸甚至已經(jīng)達(dá)到了納米級(jí)，對(duì)微懸臂梁性能參數(shù)的測(cè)量工作提出了更高的要求。在微懸臂梁上加工金屬修飾層而制成多層復(fù)合微懸臂梁，使得微懸臂梁具有了很多特殊的功能，能夠在生物檢測(cè)，化學(xué)分析等更多的領(lǐng)域發(fā)揮作用。而多層復(fù)合微懸臂梁的彈性常數(shù)的檢測(cè)也是一個(gè)隨之而來(lái)的重要課題。
　　 現(xiàn)今廠家生產(chǎn)微懸臂梁并且加工修飾層之

2、后，對(duì)微懸臂梁彈性常數(shù)的計(jì)算過(guò)程中總是把多層復(fù)合微懸臂梁當(dāng)成單層材料微懸臂梁來(lái)看待，忽略微懸臂梁表面沉積層對(duì)微懸臂梁彈性常數(shù)的影響，因此必然會(huì)引起誤差，影響儀器的精度，也限制了多層復(fù)合微懸臂梁的推廣應(yīng)用。
　　 本文通過(guò)對(duì)微懸臂梁振動(dòng)方程的分析求解，進(jìn)一步推導(dǎo)了多層復(fù)合微懸臂梁彈性常數(shù)的理論計(jì)算方法。該方法指出了增加沉積層后對(duì)微懸臂梁彈性常數(shù)的影響，為今后微懸臂梁傳感器使用上彈性常數(shù)的計(jì)算提供了參考。主要內(nèi)容包括：
　　

3、 ⑴介紹了微懸臂梁的結(jié)構(gòu)特性以及工作模式，并介紹了彈性常數(shù)測(cè)量的研究現(xiàn)狀和幾種基本的測(cè)量方法，
　　 ⑵依據(jù)微懸臂梁的特點(diǎn)，建立了單層微懸臂梁和多層復(fù)合微懸臂梁的理論模型。推導(dǎo)了多層復(fù)合微懸臂梁彈性常數(shù)的數(shù)值計(jì)算方程，并與單層微懸臂梁彈性常數(shù)計(jì)算方法進(jìn)行了對(duì)比。
　　 ⑶利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)多層復(fù)合微懸臂梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，并討論了微懸臂梁沉積層厚度對(duì)彈性常數(shù)的影響。
　　 ⑷利用原子力顯微鏡測(cè)量微懸臂梁結(jié)