本文關(guān)鍵詞：扭轉(zhuǎn)式NEMS執(zhí)行器的pull-in特性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

單位代碼：10293密級(jí)：；碩士學(xué)位論文；論文題目：；1010020730學(xué)號(hào)；姓名；方玉明導(dǎo)師；學(xué)科專業(yè)；研究方向；申請(qǐng)位類別學(xué)；論文交日期提；Thepull-inanalysisoftors；ThesisSubmittedtoNanjing；Telecommunicationsforthe；MasterofEngineering；By；TangYao；S

單位代碼： 10293 密 級(jí)：

碩 士 學(xué) 位 論 文

論文題目：

1010020730 學(xué)號(hào)

姓名

方玉明 導(dǎo) 師

學(xué) 科 專 業(yè)

研 究 方 向

申 請(qǐng) 位 類 別 學(xué)

論 文 交 日 期 提

The pull-in analysis of torsional NEMS acutators

Thesis Submitted to Nanjing University of Posts and

Telecommunications for the Degree of

Master of Engineering

By

Tang Yao

Supervisor: Prof.Fang Yuming

February 2013

南京郵電大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明

本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得

的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包

含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得南京郵電大學(xué)或其它

教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的

任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。

本人學(xué)位論文及涉及相關(guān)資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。

研究生簽名：_____________ 日期：____________

南京郵電大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明

本人授權(quán)南京郵電大學(xué)可以保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子文檔；允許論文被查閱和借閱；可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索；可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編本學(xué)位論文。本文電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。論文的公布（包括刊登）授權(quán)南京郵電大學(xué)研究生院辦理。

涉密學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書(shū)。

研究生簽名：____________ 導(dǎo)師簽名：____________ 日期：_____________

摘要

納機(jī)電系統(tǒng)是一項(xiàng)被認(rèn)為面向21世紀(jì)可以得到廣泛應(yīng)用的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在國(guó)防軍工、航空航天、醫(yī)療工程等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用，倍受各國(guó)政府和專家的高度重視。納執(zhí)行器是NEMS (Nano Electro Mechanical System) 的核心部分，它既可以為納機(jī)電系統(tǒng)提供動(dòng)力，也可以成為納機(jī)電系統(tǒng)的操作和執(zhí)行單元。其中靜電驅(qū)動(dòng)的納執(zhí)行器是應(yīng)用最廣泛的執(zhí)行器之一。在扭轉(zhuǎn)式靜電納執(zhí)行器中，有一種pull-in現(xiàn)象的存在，這種現(xiàn)象是研究靜電執(zhí)行器必須考慮的。

在本文中，概述了微納機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展方向及應(yīng)用，介紹了國(guó)內(nèi)外微納執(zhí)行器的研究現(xiàn)狀�；谂まD(zhuǎn)式靜電納執(zhí)行器的集總參數(shù)模型，簡(jiǎn)單介紹了執(zhí)行器的pull-in現(xiàn)象和機(jī)理。 接著介紹了忽略Casimir效應(yīng)下的扭轉(zhuǎn)式靜電納執(zhí)行器的靜態(tài)pull-in參數(shù)的求解，主要通過(guò)力法和能量法研究pull-in現(xiàn)象。然后，在此研究的基礎(chǔ)之上，分析了考慮Casimir效應(yīng)的扭轉(zhuǎn)式靜電納執(zhí)行器的靜態(tài)pull-in現(xiàn)象，得出了pull-in失穩(wěn)現(xiàn)象相關(guān)的結(jié)果。最后重點(diǎn)研究了考慮Casimir效應(yīng)的靜電納執(zhí)行器的動(dòng)態(tài)pull-in現(xiàn)象，對(duì)扭轉(zhuǎn)式靜電納執(zhí)行器在階躍響應(yīng)、調(diào)制響應(yīng)下進(jìn)行理論分析，并運(yùn)用Matlab數(shù)學(xué)軟件對(duì)扭轉(zhuǎn)式靜電納執(zhí)行器進(jìn)行分析，得出扭轉(zhuǎn)式靜電納執(zhí)行器的動(dòng)態(tài)pull-in特性。

關(guān)鍵詞: 納機(jī)電系統(tǒng)，Casimir效應(yīng)，，扭轉(zhuǎn)式靜電納執(zhí)行器，靜態(tài)pull-in現(xiàn)象，動(dòng)態(tài)pull-in現(xiàn)象

Abstract

Nano Electro Mechanical System (NEMS) is a kind of widely used technology in 21st century. It has been used in military defense, aerospace engineering and biomedical engineering. So professors from different countries consider its high value. Actuator is the core of NEMS and it could not only provide power to the NEMS, but also be the operation unit. Electrostatic NEMS actuator is a common NEMS actuator. In the process of studying electrostatic nano-actuators, there is a pull-in phenomenon. It is also known as pull-in instability phenomenon and is an important feature of the electrostatic nano-actuators.

In this paper, we introduce the development and application of micro-nano-electromechanical systems at home and abroad. Based on lumped model of torsion actuators, it simply introduces the pull-in phenomenon of micro actuators and its mechanism. Then it analyses the pull-in parameters of the torsion NEMS electrostatic actuators without Casimir effect. We will study the pull-in phenomenon through the force method and energy method. Then on the basis of this study, it analyses the pull-in phenomenon of torsion NEMS electrostatic actuators with Casimir effect. Then we get the pull-in instability related data. Finally, dynamic stability of torsion NEMS electrostatic actuators with Casimir effect is researched. It theoretically analyses the pull-in characteristic of torsion actuators under the step-in voltage response and modulated voltage response. Then we use the software of Matlab, it is the mathematic software to simulate the pull-in parameters and pull-in position of torsion actuators under the step-in voltage response and modulated voltage response. Afterwards, we compare the simulation results with the theoretical analysis and make the conclusion.

Key words: NEMS，Casimir effect， torsion electrostatic nano-actuators，static pull-in phenomenon，dynamic pull-in phenomenon

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