[发明专利]MEMS系统级设计中一种等腰梯形截面梁的建模方法有效
| 申请号： | 200910024394.3 | 申请日： | 2009-10-20 |
| 公开（公告）号： | CN101694673A | 公开（公告）日： | 2010-04-14 |
| 发明（设计）人： | 苑伟政;郝星;常洪龙 | 申请（专利权）人： | 西北工业大学 |
| 主分类号： | G06F17/50 | 分类号： | G06F17/50;B81C5/00 |
| 代理公司： | 西北工业大学专利中心 61204 | 代理人： | 夏维力 |
| 地址： | 710072 *** | 国省代码： | 陕西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | mems 系统 设计 一种 等腰 梯形 截面 建模 方法 | ||
1.一种MEMS系统级设计中等腰梯形截面梁的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：建立等腰梯形截面梁的三维局部坐标系xyz；
已知等腰梯形截面梁的弹性模量E，泊松比为υ，密度为ρ，抗扭量为Jt，绕x轴扭转和沿x轴平动的梁单位长度上阻尼系数为Bx，绕y轴转动和沿y轴平动的梁单位长度上阻尼系数为By，绕z轴转动和沿z轴平动的梁单位长度上阻尼系数为Bz，并以等腰梯形截面梁的长度方向为x轴，宽度方向为y轴，厚度方向为z轴建立局部坐标系xyz，l为等腰梯形截面梁长度，t为厚度，w1为截面上底的宽度，w2为截面下底的宽度，xCyCzC为全局坐标系；
步骤二：计算等腰梯形截面梁的主惯性矩Iy、Iz：
步骤三：计算局部坐标系下等腰梯形截面梁的刚度矩阵K、质量矩阵M：
其中G＝E/(2(1+υ))为剪切模量，Ip＝Iy+Iz，A为等腰梯形截面梁的截面积；
步骤四：计算局部坐标系下等腰梯形截面梁的阻尼矩阵B：
步骤五：根据结构矩阵分析理论将局部坐标系下等腰梯形截面梁的刚度矩阵K、阻尼矩阵B和质量矩阵M，转换成全局坐标系下的刚度矩阵KC、阻尼矩阵BC和质量矩阵MC：
式中λ为局部坐标系向总体坐标系投影的坐标变换矩阵，其表达式为
其中α、β、γ分别为局部坐标系x、y、z轴与全局坐标系xC、yC、zC轴之间的夹角；
步骤六：利用全局坐标系下的刚度矩阵KC、阻尼矩阵BC和质量矩阵MC建立等腰梯形截面梁的二阶动力方程
其中XC、FC分别为全局坐标系下梁节点产生的位移和所受的合外力；
步骤七：应用硬件描述语言对步骤六建立的二阶动力方程编码，即得等腰梯形截面梁的系统级组件模型。
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