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近年来,因纳米技术的快速发展以及其在众多领域的广阔应用前景,使纳米级材料和结构的研究受到了众多研究者的持续关注。精密和超精密等微细加工技术使得精确的制造纳米尺度的元器件成为可能,同时这些元器件还被广泛的应用到纳机电系统中。纳机电系统中的一些元器件被广泛地应用到航空、生物医学和微观电子等领域,由此为越来越多的研究学者带来了新的研究兴趣和方向。这些纳米设备的广泛应用很大程度上取决于其本身所具有的优越的机械性能。因此,完全有必要对纳机电系统中一些典型的类梁结构的机械性能进行认真地研究和分析。 在宏观的经典理论中,一些如范德华力、克什米尔力等微小力是忽略不计的,但这些力在纳机电系统的机构分析中是非常重要的。宏观的经典理论已经不适用于对纳机电系统的分析,要分析纳机电系统中元器件的机械性能,就需要新的连续理论。其实,研究纳机电系统的机械性能有很多种方法,可以进行分子动力学模拟,可以进行实验研究,也可以运用连续力学理论进行研究。纳米尺度的实验对实验器材的要求很高,并且实验器材昂贵;另外,分子动力学实验对计算机的性能要求也很高,即便是一个由有限个原子构成的简单的纳米元器件,也需要很长的时间进行计算。基于上述两种方法的局限性,众多学者就寄希望于新的连续理论。 本文主要基于非局部理论研究了小尺度效应对纳米类梁结构的影响,包括对受移动弹簧振子作用纳米梁刚度的影响和对纳米开关的吸合行为的影响。在纳机电系统中,微传动机构是一种比较常见的结构,我们可以将其模型化为受移动振子作用的纳米梁结构,因此在本文中研究了小尺度效应对受移动弹簧振子作用的纳米梁刚度的影响。非局部理论建立在原子晶格动力学理论及声子散射实验观察的基础之上,认为连续体内一点的应力是所有点的应变的函数。在晶格动力学中观察到的变形体内的应力应变关系,可以用来作为碳纳米管的连续体模型。非局部理论包含了原子间相互作用力的相关信息,并且将一种内特征尺度作为材料参数引入到了本构方程中。 为了检验这两种不同的非局部模型,这里主要引入了宏观理论进行对比。本文分析了两种不同理论对同样外部激励的响应,并考虑了当小尺度参数趋于零时,非局部理论是否回归到经典理论,以此来验证非局部理论的合理性。 对于以纳米类梁结构作为其主要组成部件的纳机电系统或者其它纳米尺度器件来说,本文的研究结果可能会为其理论预测和设计工作提供一定的参考价值。