几何非线性条件下微纳米梁型谐振器的非线性支撑损失

作为微纳米机械谐振器主要的能量耗散源之一,支撑损失主要采用未考虑中面拉伸效应的线性理论进行研究.然而该理论却无法适用于大挠度非线性振动状态谐振器的支撑损失.为此,我们研究了考虑几何非线性和轴向预拉力的两端固支微梁谐振器处于面内弯曲振动模式时的支撑损失,旨在准确模拟大挠度振动下高性能谐振器的支撑损失.本文不仅考虑了支撑结构与谐振器连接区域受中面拉伸产生的正应力作用而引起的支撑损失,也考虑了受剪应力作用而引起的支撑损失,并且理论结果与有限元模拟以及文献中实验结果一致.另外,本文还研究了轴向预拉力对谐振器非线性振动特性的影响,并讨论了谐振器的振幅、长高比以及轴向预拉力对支撑损失的影响.理论结果表明,相比于线性振动状态下谐振器的支撑损失,由谐振器大变形振动产生的中面拉伸效应会引起更大的支撑损失,并且会随非线性振幅的增大而增大.本文提出的非线性支撑损失模型有望对评估非线性振动谐振器的支撑损失以及阐明支撑损失随非线性振幅增大的现象提供理论指导.