团队名称：微纳尺度结构动力学

团队介绍：       随着现代微制造和微集成技术的发展，微机电系统(MEMS)在生物医疗、航空航天、车辆系统、工程机械以及家电等领域发挥着极其重要的作用。微机电系统中含有各种微梁和微板等弹性结构，这些微弹性结构的力学性能存在着尺度效应。尺度效应是微机电系统设计所需攻克的关键问题。目前， 经典弹性理论不能度量尺度效应， 而其他非经典弹性理论解读尺度效应仍然存在着巨大的争议。 因此研究微弹性结构力学性能的尺度效应并揭示尺度效应的原因对微机电系统的设计、制造以及优化都具有十分重要的意义。
       MEMS 的基本组成结构是微梁、微板、微管、微薄膜等微结构，其中微梁和微板是 MEMS 中最常用的微结构。这些微结构的力学性能存在着尺度效应，那么在 MEMS 设计和制造时就需要考虑到尺度效应的影响。经典弹性理论不能解读这些微弹性结构力学性能的尺度效应。因此， 重新审视弹性结构的变形和研究弹性结构尺度效应机理以及弹性结构力学性能的变化规律，并建立其微观和宏观尺度下的力学性能的统一理论模型是微机电系统研发所必不可少的内容。目前，针对弹性变形尺度效应的研究仍还是以理论研究为主，研究内容包含本构模型、数值计算方法以及梁和板等模型的应用分析等。虽然，一些非经典弹性理论也能用于板或者梁尺度效应的分析计算。不过，有关尺度效应现象的本质还有待揭示。另外，由于涉及跨尺度研究思想的差异较大，有关弹性变形尺度效应的研究结果的争议性也是非常大。因此，学术界仍然没有一种能解读尺度效应并能得到大家认同的弹性理论。那么，研究微梁和微板等弹性结构的尺度效应并揭示尺度效应机理对 MEMS 的研发和与之紧密的 MEMS 行业的发展以及“中国制造 2025”的发展都具有举足轻重的意义，这既关系到 MEMS 的可靠性和安全性的评定，也关系到 MEMS 的设计与制造。
       为了更好地利用这些微纳尺度结构， 研究其力学行为尤为重要。 由于实验测量和精准计算在小尺度下进行较为困难，近年来连续介质力学建模的方法被广泛采用。 研究表明，微纳尺度结构的力学行为表现出较强的尺度效应。 微纳尺度下，尺度效比较典型的几种表现形式为：非局部效应、应变梯度效应以及表面效应。 本团队采用连续介质力学建模的方法，研究微纳尺度下这几种典型的尺度效应对小尺度的梁、板、壳等微纳机电系统基本组成单元力学行为的影响，分析基于石墨烯和碳纳米管的微纳尺度弹性超材料的动力学行为。