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微機電系統(tǒng)(MEMS)作為整個微/納技術的一個重要科學技術領域，它將微型機構、微驅(qū)動器、微電源、微傳感器和控制電路等集于一體，具有體積小、能耗低、集成度和智能化高等一系列優(yōu)點，微機電系統(tǒng)在先進制造、航空航天、軍事、信息和生物等高技術領域展現(xiàn)了巨大的發(fā)展應用潛力。但是，隨著微機電系統(tǒng)的發(fā)展，微尺度接觸問題成為MEMS技術發(fā)展的關鍵性問題，MEMS器件接觸過程中容易引發(fā)粘附、摩擦和磨損，不僅使器件的性能受到嚴重的影響，甚至動作失效，而且在微構件的制造中，接觸問題是造成廢品率的重要因素。與宏觀接觸行為相比，在微機電系統(tǒng)中，接觸行為的研究更為重要，因為其直接關系到微機電系統(tǒng)的設計、制造和使用壽命等諸多方面，下面將對有限元分析中的接觸行為進行介紹。
另外，對宏觀接觸而言，兩接觸表面并非理想的絕對光滑表面，表面常具有一定的粗糙度，而非原子級光滑，這樣宏觀接觸都要歸結于原子尺度的微觀接觸。當兩個固體表面接觸時，由于接觸的表面凹凸不平，實際接觸發(fā)生在微凸體(也稱粗糙峰)之間，為便于研究，通常采用三種微凸體模型，即球形、拋物線形和圓柱形。其中，球形微凸體模型是比較廣泛采用的一種研究模型。所有固體表面都是由很多粗糙峰組成的，粗糙峰可看作微小的球體。可見，球面少面接觸模型是研究接觸問題的基礎。
由于微尺度接觸發(fā)生于微觀接觸部位，并且伴隨著高應力和變形，接觸機理復雜，目前這一類問題的研究工作主要是基于實驗的總結和簡單理論模型的表述。微尺度球面和平面接觸的過程，當接觸尺度減小到nm量級時，表面接觸作用發(fā)生在微小區(qū)域，用實驗的方法難以研究接觸過程的狀態(tài)變化和各項參數(shù)。
近幾十年，數(shù)值解法的興起，以及計算機技術的飛速發(fā)展，為工程領域提供了一系列有實用價值的數(shù)值方法，如有限元法、無網(wǎng)格法、邊界元法和有限差分法等，大大地促進了接觸問題研究工作的發(fā)展，特別是有限元方法的出現(xiàn)，接觸問題的數(shù)值求解以有限元離散化為基礎，沿著迭代法和數(shù)學規(guī)劃法兩個方向發(fā)展。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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