Oscillation of Microbeam Structure with Irregular Mass Distribution

본 연구에서는, 해석적 모델로 불규칙하게 분포된 질량을 가진 열탄성 댐핑을 포함하는 마이크로빔 구조물을 연구하였다. 마이크로 스케일의 기계적 공명체(mechanical resonator)에 대한 열탄성 댐핑의 중요성은 높은 Q-factor를 설계하는데 고려된다. 본 연구에서의 빔 모델은 Euler-Bernoulli 빔 이론을 기조로 한다. 빔의 고유 진동수를 결정하기 위하여, 에너지 기법이 적용되었다. 또한, 열탄성 댐핑 효과는 열전도 방정식을 사용할으로써 고려되었고, Q-factor가 결정될 수 있었다. 운동방정식의 유도에는 체계적인 무차원화를 수행하였다. 임의의 집중된 질량을 포함하는 열탄성 댐핑을 가진 마이크로빔에 대해 모델의 결과값을 입증하였고 mode shape과 Q-factor를 제시하였다.

In this study, an analytical model of micro-beam structure including thermoelastic damping with irregularly distributed masses is investigated. The significance of thermoelastic damping for micro-scale mechanical resonators is evaluated to design -with high quality factor(Q-factor). The beam model of this work is based on Euler-Bernoulli beam theory. In order to determine the natural frequency of the model, energy method is applied. Also, the thermoelatic damping effects are considered by using heat conduction equations, and the Q-factor can be determined. To derive the equation of motion, non-dimensionalization is employed for systematic analysis. Results of the model are verified, and present mode shapes and Q-factors for the micro-beam with thermoelastic damping including random point masses.