音叉振动式微机械陀螺结构拓扑自组织设计方法的研究
微结构拓扑设计是结构设计中的难点和热点问题,也是结构设计领域的前沿研究方向。微结构拓扑设计是制约MEMS实用化的关键技术之一,设计和制作出高性能、高灵敏度的微器件结构是MEMS实用化的重要保证。从微结构拓扑出发,同时考虑其内部连接和工作环境,建立微器件高精度行为模型和结构拓扑优化设计方法,是MEMS性能设计和系统设计中的关键性难题。即在MEMS的微小尺度效应和复杂动力学机制下,存在微结构弹性变形同其输出性能(电信号)的高精度映射关系(微器件高精度行为模型)的难题,以及在追求高性能MEMS的评价下,其设计过程中结构拓扑的大自由变量度表征和大计算量(微器件结构拓扑优化设计方法)的难题。
从解决此类高性能、高灵敏度微结构拓扑设计的关键性难题出发,本论文以一种体微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺为研究对象,提出基于元胞自动机的结构拓扑自组织设计方法。将灵活地表征具有大自由度、复杂动力学机制特征的、自下而上的自组织理论引入微机械陀螺结构拓扑设计中,以提高微机械陀螺的灵敏度和带宽等性能参数为出发点,对微机械陀螺的结构拓扑设计方法进行了系统而深 ...