磁致伸缩薄膜-基底悬臂梁微致动器的设计与优化.pdf
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磁致伸缩薄膜-基底悬臂梁微致动器的设计与优化 ，从最基本的力学平衡方程出发获得了适应于任意磁膜/基底厚度比、自由端施加点荷载的磁膜-基底悬臂梁系统弯曲问题的严格解,针对材料的几何参数和物理参数着重分析研究了构成微致动器悬臂梁的设计与优化问题,给出了微致动器应用...欢迎下载！paper.edu 磁致伸缩薄膜-基底悬臂梁微致动器的设计与优化1 那日苏，云国宏，荣建红 内蒙古理工学院，呼和浩特（010021） E-mail：ndghyun@imu.edu 摘 要：从最基本的力学平衡方程出发获得了适应于任意磁膜/基底厚度比、自由端施加点 荷载的磁膜-基底悬臂梁系统弯曲问题的严格解，针对材料的几何参数和物理参数着重分析 研究了构成微致动器悬臂梁的设计与优化问题，给出了微致动器应用的最佳条件，并澄清了 一些理论问题。
结果表明：当基底厚度固定时，磁膜和基底厚度之比越大，悬臂梁的带载能 力越强，即输出力越大；而当悬臂梁整体厚度固定时，其自由端的输出力将出现惟一的一个 极大值，此极大值随着材料强度比的增加将减小，同时相应的厚度比将减小。
无论是基底的 还是整体的厚度固定，悬臂梁中两种材料的泊松比对其自由端输出力的影响都很大，不可忽 略。
关键词：磁膜-基底系统，悬臂梁，挠度，致动器，输出力 中图分类号：O441.2,O343.1 1.引言 微致动器[1-2]和传感器[3]是近年来微电机械系统（MEMS）[1-5]研究的重要内容，而基于 纳米磁性材料研制的微电机械器件又有很多优于压电材料的特性：如非接触驱动、低场高响 应、高荷载等等[5]，特别是以巨磁致伸缩材料为基础设计的磁膜-基底悬臂梁系统构成的微 致动器和传感器等器件更具有广泛的应用前景[6]。
由于微致动器系统中重点利用的是材料的 伸缩特性和机-电磁耦合效应，这就要求磁膜-基底悬臂梁系统在外驱动场和负载作用下能够 提供足够大的响应，因此分析研究磁致伸缩悬臂梁的弯曲特性和负载特性是微致动器设计和 应用的重要基础[6-7]。
当磁膜厚度远远小于基底厚度时，磁膜-基底悬臂梁系统的弯曲问
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猪仔
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