微纳机电系统力学 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

本教材在简述微纳机电系统技术发展的基础上，从物理基本力入手，针对微纳机电系统的力学环境，先后介绍了静电力、电 磁力、范德瓦尔斯力、卡西米尔力、毛细力在微纳尺度下的作用规律。针对微纳系统结构，介绍了电容静电力、布朗力、阻尼力 对微纳结构系统的作用特性和影响规律。在微纳结构材料的尺度效应分析基础上，分别以微机械振动陀螺系统、微振动俘能器系 统为典型案例介绍了受力分析方法、系统建模方法以及机电耦合的动力学分析求解方法。此外，针对纳米尺度的结构，在介绍碳 纳米管结构、原理及应用的基础上，介绍了碳纳米管的力学相关特性及分析方法。 本教材适用于普通高等院校机电、力学类相关专业的本科生及研究生使用。

章 微纳机电系统MEMS/NEMS及其物理力学

1.1 微纳机电系统 M/NEMS

1.2微机电系统的材料和微加工技术

1.3 物质的基本构成及物理基本作用力

1.4 微纳机电系统中的物理基本力 

第二章 电荷及电偶极子的静电力

2.1 库仑定律 

2.2 电场、电场强度、电势 

2.3 电偶极子 

2.3.1 电偶极子的电场 

2.3.2 电偶极子电场中的电势 

2.4 电多极子与电势的多极展开 

2.4.1 单极子项

2.4.2 偶极子项

2.4.3 四极子项

第三章 电磁力

3.1洛仑兹力 

3.1.1 带电粒子在均匀磁场中的运动 

3.1.2 带电粒子在非均匀磁场中的运动 

3.2安培力  

3.2.1 安培力的微观解释 

3.2.2 载流导线在磁场中所受到的磁力 

3.2.3 载流线圈在磁场中所受到的磁力矩 

3.2.4平行载流导线间的相互作用力 

3.3 电磁感应定律

3.3.1 电动势

3.3.2 法拉第电磁感应定律

3.3.3 动生电动势和感生电动势

第四章 范德瓦尔斯力 

4.1偶极子产生的电场 

4.2离子与电场间的相互作用能及作用力 

4.3 偶极-偶极相互作用能 

4.4 角平均的偶极相互作用 

4.5 偶极-诱导偶极相互作用 

4.6 London-范德瓦尔斯（色散）力 

4.7 极性分子间总的范德瓦尔斯相互作用 

4.8物体间的范德瓦尔斯力 

第五章 卡西米尔力 

5.1卡西米尔效应及卡西米尔力 

5.1.1卡西米尔效应

5.1.2卡西米尔力 

5.1.3卡西米尔力的量子力学阐释 

5.2 金属板间的卡西米尔力及做功 

5.2.1两平行导电金属板之间的卡西米尔力 

5.2.2两平行移动的平行平面的卡西米尔力 

5.2.3平板间距离变化时卡西米尔力作功 

5.3 卡西米尔力对微加速度计性能的影响 

第六章 毛细力 

6.1 毛细现象

6.2 基本概念及毛细原理 

6.2.1 基本概念

6.2.2 毛细原理

6.3 毛细模型 

6.3.1表面张力 

6.3.2接触角与润湿现象 

6.3.3拉普拉斯(Laplace)方程 

6.4 毛细力在平行板间的作用 

6.4.1 液桥毛细力理论 

6.4.2两板间的粘附力模型 

第七章 微结构系统电容静电力 

7.1 无限大平板模型 

7.2 考虑边缘效应模型 

7.2.1基于分离变量法得到的级数解 

7.2.2基于保角变换计算式 

7.2.3 考虑极板厚度时的边缘效应 

7.2.4 边缘效应模型对比与分析 

7.3 非平行平板电容器的电容计算 

7.4 梳状结构电容的拐角效应 

第八章 布朗力与噪声 

8.1 随机过程的统计分析

8.2 能量均分原理

8.3 布朗运动现象与噪声 

8.4 硅微陀螺机械热噪声 

8.5 电容加速度计热噪声 

8.6 电子热噪声 

8.7 PN结的散粒噪声 

第九章 阻尼力 

9.1 气体微流动基本概念及流区分类 

9.2 流体动力学基本方程及边界条件 

9.2.1 应力应变张量

9.2.2 流体动力学基本方程 

9.2.3 边界条件 

9.3 压膜阻尼 

9.3.1 雷诺方程 

9.3.2 气体压膜阻尼的求解 

9.3.3几种常见结构的阻尼力解 

9.3.4 气体压膜阻尼的挤压效应 

9.3.5 其他因素对压膜阻尼力的影响 

9.4滑膜阻尼 

9.4.1 滑膜阻尼基本方程 

9.4.2 圆柱质量块结构的气体阻尼 

9.4.3无限大、薄多孔板间气体压膜阻尼分析 

第十章 微纳结构尺度效应 

10.1 圆柱颗粒的分析

10.2 微结构力学基本方程

10.3 微梁弯曲

第十一章 微机械谐振陀螺的动力学特性 

11.1陀螺哥氏效应 

11.2动力学方程的建立 

11.3 微机械梳齿式陀螺的静电驱动力 

11.4 动力学方程求解及讨论 

11.4.1 常值角速度下检测系统位移解 

11.4.2谐变角速度下检测系统的位移解 

11.4.3 一般变角速度下检测系统的位移解

11.5 多质量块微谐振陀螺

11.5.1 双质量块音叉陀螺的动力学方程

11.5.2四质量块音叉陀螺的动力学方程

第十二章 微振动俘能系统力学

12.1 压电俘能系统的基本方程

12.2 悬臂梁式压电俘能系统

12.3 电极的布置

第十三章 碳纳米管力学

13.1 碳纳米管结构、原理及应用

13.2 碳纳米管结构力学

高世桥，男，满族，教授，博士生导师，国务院政府特殊津贴获得者，德国洪堡基金会研究会员，德国鲁尔大学客座教授。主要从事固体力学、冲击动力学、非线性结构力学、机电系统控制、微机电技术、动力学与控制等方面的教学及研究工作。承担过多项国家重点项目（包括863、973、国际合作、自然科学基金等）科研工作，获多项科技奖励，发表论文100余篇，出版专著5部。

暂无出版社相关信息，正在全力查找中！

暂无相关书籍摘录，正在全力查找中！

在线阅读地址：微纳机电系统力学在线阅读

在线听书地址：微纳机电系统力学在线收听

在线购买地址：微纳机电系统力学在线购买

暂无原文赏析，正在全力查找中！

编辑推荐

本教材从物理基本力入手，针对微纳机电系统的力学环境，先后介绍了静电力、电磁力、范德瓦耳斯力、卡西米尔力、毛细力、布朗力、阻尼力在微纳尺度下的作用规律与特性。在材料微尺度效应分析基础上，分别以微机械陀螺系统、微振动俘能器系统为典型案例介绍了受力分析方法、系统建模方法以及机电耦合的动力学分析求解方法。此外，针对纳米尺度的结构，介绍了碳纳米管的力学相关特性及分析方法。

书摘插图

前言

微米世界十分奇妙，头发丝的尺度上可以加工制作出微齿轮、微马达、微型泵。纳米世界更是富含玄机，碳纳米管、石墨烯的结构给新材料领域带来无限的商机。现如今，微电子技术的进步日新月异，微机电系统技术的发展突飞猛进，纳机电系统技术的研究也如火如荼。尺度的缩进已接近了分子的尺度。由于可动的微纳米结构和系统已远远超出了肉眼可辨识的范围，给系统规律的认识带来了一系列的亟待研究的问题。从力学分析和系统动态特性认识的角度，传统机械力的作用越来越微弱，取而代之的是，分子间力的作用越来越明显，表面力的作用越来越可观，静电力、电磁力的作用越来越显著。从系统综合性能分析的角度，纯机械的问题越来越少，机电结合的程度越来越紧密，机电耦合的问题越来越突出。

为了全方位认识微纳机电系统的结构组成和工作原理，也为了深入了解微纳机电系统的力学分析方法，本教材从物理基本力入手，针对微纳机电系统的力学环境，先后介绍了静电力、电磁力、范德瓦耳斯力、卡西米尔力、毛细力、布朗力、阻尼力在微纳尺度下的作用规律与特性。在材料微尺度效应分析基础上，分别以微机械陀螺系统、微振动俘能器系统为典型案例介绍了受力分析方法、系统建模方法以及机电耦合的动力学分析求解方法。此外，针对纳米尺度的结构，介绍了碳纳米管的力学相关特性及分析方法。

“微机电系统力学”作为本科生选修课程已引起同学们的广泛关注和极大兴趣，并已连续开课多年。由于没有专门教材，一直以我们撰写的专著作为基本素材。但因论述的角度不同，总感到有些内容和方法作为教材欠妥。因此，专门编写了本教材。期望

能对

教授者及受教者都有些帮助。

作者多年来一直从事微机电系统的研究，包括微机械陀螺、微加速度传感器、微惯性测量系统、微振动俘能器等。积累了一定的经验和认识，掌握了一些前沿的动态。但该领域的应用范围太广，发展速度也太快，很难对各方面的进展都有所了解。因此，教材中出现的不足之处在所难免，有些论述也会挂一漏万。敬请读者不吝赐教和批评指正。

参与本教材编写的除作者外，

尹作宗

博士也提供了部分的初稿，

高春晖

博士参与了有关课程的讨论和资料的整理，

李泽章

博士参与了相关教改的实施，在此一并表示感谢。撰写本教材参考了大量的文献，除书中所列的以外，还包括所引专著中的大量文献。在此对文献的作者表示衷心的感谢。

感谢北京理工大学出版社对本教材的全面审定和出版，感谢林杰社长、刘派编辑的支持和帮助。