微納米元件與生活中的普通材料相比在醫(yī)療、物理、導(dǎo)電等方面有著更為優(yōu)越的性能,納米元件利用諧振方式工作的特點(diǎn)使其在傳感器方面利用頗為廣泛。微納米諧振器在工作時(shí)受拉的地方熱量會(huì)減少而受壓的地方熱量會(huì)增加。熱量會(huì)不可避免的從高溫場(chǎng)流向低溫場(chǎng)且會(huì)有一部分流向納米桿外。在計(jì)算過(guò)程中用熱彈性阻尼來(lái)定義納米桿振動(dòng)一個(gè)周期時(shí)能量耗散的多少,并以此分析納米諧振器在工作時(shí)的能量衰減問(wèn)題。本文在后面討論的熱彈性衰減問(wèn)題是基于廣義熱彈性理論,該理論在分析能量耗散問(wèn)題時(shí)涉及了熱松弛時(shí)間這一概念。通過(guò)MD模擬來(lái)討論初始應(yīng)力對(duì)熱松弛時(shí)間的影響,結(jié)果表明,當(dāng)納米桿兩端施加的初始應(yīng)力不足以破壞納米桿時(shí),初始應(yīng)力不會(huì)影響納米桿的熱響應(yīng)時(shí)間。進(jìn)一步證明熱松弛時(shí)間作為納米桿固有的參數(shù),它的變化不會(huì)受到初始應(yīng)力、熱源激勵(lì)的溫度以及納米桿結(jié)構(gòu)尺寸的影響。此外還模擬了納米桿內(nèi)部空心部分的結(jié)構(gòu)尺寸、不同截面對(duì)其熱松弛時(shí)間的影響。在對(duì)納米桿的熱彈性阻尼進(jìn)行模擬時(shí)考慮了在納米桿兩端施加初始應(yīng)力的影響,首先分析了納米桿的振動(dòng)周期與初始應(yīng)力的大小關(guān)系,納米桿的振動(dòng)周期會(huì)隨著兩端初始力的增加而減小;經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理之后發(fā)現(xiàn)隨著納米桿兩端初始應(yīng)力的... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

陀螺儀結(jié)構(gòu)圖（施芹，2008）

5于其僅考慮表面應(yīng)力而忽略了速度傳播的有限性，因此，Ru的理論仍然存在不足；LifshitzRandRoukesML（LifshitzRandRoukesML，2000）在復(fù)頻率法的基礎(chǔ)上進(jìn)行推導(dǎo)計(jì)算出了熱彈性阻尼的表達(dá)式，但這種方法仍然是在經(jīng)典的傅里葉定律的基礎(chǔ)上得來(lái)的，隨著納米桿的尺寸減小，在振動(dòng)過(guò)程中的周期會(huì)越來(lái)越校Lifshitz認(rèn)為線彈性方程只適用于計(jì)算納米桿輕微彎曲時(shí)的阻尼，并且證明熱彈性阻尼是諧振器的一個(gè)重要概念。國(guó)內(nèi)方面：Wang（Wang，2001）在L-S計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，利用傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)計(jì)算出了一維形式傳熱問(wèn)題的關(guān)系式；何天虎等（何天虎，2003）研究了簡(jiǎn)支梁模型的納米桿熱彈性衰減問(wèn)題；Zhang（Zhang，2004）分析了納米諧振器縱向振動(dòng)時(shí)的熱彈性耗散問(wèn)題，但在計(jì)算過(guò)程中未完全考慮邊界條件；黃殿武（黃殿武，2006）經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明表面應(yīng)力對(duì)熱彈性衰減存在影響并解釋了納米桿的熱彈性阻尼在表面效應(yīng)作用下的尺度相關(guān)性。Fig.1-5Relationshipbetweenfilmthicknessandthermoelasticdamping（Huang，2006）圖1-5熱彈性阻尼（有無(wú)表面效應(yīng)）與膜厚度之間關(guān)系（黃殿武，2006）Sun等（Sun，2006）在一個(gè)松弛時(shí)間的理論基礎(chǔ)上建立了考慮熱彈性耦合形式下的振動(dòng)方程，并采用Laplus變換和Fourier變換的方法計(jì)算出了納米桿的熱彈性阻尼；Zhou等（Zhou，2006）在雙相滯后傳熱模型的基礎(chǔ)上對(duì)激光照射后的鋁箔的熱彈性衰減進(jìn)行研究，以及探討了熱松弛、熱延遲時(shí)間與熱傳導(dǎo)之間的聯(lián)系；馮闖等（馮闖，2007）證明了空氣中氣體阻尼與熱彈性之間的關(guān)系，并

7圖1-6溫度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響（Asir，2017）圖1-7溫度對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響（Li，2003）總之，目前對(duì)納米結(jié)構(gòu)材料傳熱問(wèn)題的研究大多集中在分析熱導(dǎo)率問(wèn)題上，楊德鋒（楊德鋒，2018）基于分子動(dòng)力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，分析了不同因素對(duì)納米結(jié)構(gòu)材料熱松弛時(shí)間的影響。本文第三章將會(huì)以同樣的方法探討不同因素對(duì)納米元件熱松弛時(shí)間的影響。1.2.3初始應(yīng)力對(duì)熱彈性衰減的研究現(xiàn)狀目前，研究初始應(yīng)力對(duì)諧振器工作效率的影響相對(duì)較少，黃德進(jìn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)（黃德進(jìn)，2013）發(fā)現(xiàn)，壓電薄膜體聲波諧振器在初始應(yīng)力的作用下振動(dòng)頻率明顯加


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