控制弧长法求解微电机械力电耦合方程的改进策略

本文主要探讨了在微电机械设计中，柔性薄板在静电作用下作为关键元件的应用。柔性薄板在静电力的作用下，通过变形控制和静电平衡之间的非线性耦合方程来实现动力性能。作者首先回顾了微电机械中柔性薄板作为致动元件的基本原理，强调了通过两个关键阶段——弯曲变形和吸入失稳（pull-in效应）来获取大范围的微位移。 论文提出了一种改进的控制弧长法，该方法是在已有的数值解算法基础上，将传统的直接加载电压策略转变为基于薄板构型控制的电压加载方式。这种方法的主要创新在于它解决了传统方法在求解过程中可能遇到的收敛性问题，并且能够准确地捕捉到薄板在吸入失稳后的形态，这对于理解和优化微电机械的性能至关重要。 通过实例分析，作者证明了这种方法计算出的吸入临界电压值与实验数据更加吻合，相比于解析模型的预测，这种方法提供了更为精确的结果。这表明控制弧长法在处理这种力电耦合问题时具有更高的精度和实用性。 关键词包括微电机械、力电耦合以及控制弧长法，这些都是本文的核心概念，它们共同构成了微电机械设计中的关键技术手段。此外，中图分类号O343和O442揭示了本文的研究属于物理学的电磁学领域，而文献标识码A则表明这是一篇学术论文，符合高质量科研成果的标准。 这篇文章对于理解柔性薄板在微电机械中的行为，特别是在力电耦合条件下的控制策略，具有重要的理论和实际应用价值。它不仅深化了对薄板动态行为的认识，也为微电机械的设计和优化提供了新的方法论支持。