پروژه تحلیل رفتار استاتیکی و دینامیکی میکرو شتابسنج الکترواستاتیکی به کمک نرم افزار MAPLE به همراه فیلم آموزشی نرم افزار MAPLE

سیستم های میکروالکترو مکانیکال(MEMS) و نانو الکترومکانیکال(NEMS) چیست؟

سیستم های حاصل از تلفیق اجزای الکتریکی و مکانیکی که اندازه فیزیکی آنها درابعاد میکرو و نانو می باشد.

سنسورهای الکترواستاتیکی به دلیل سادگی و کارکرد خوب یکی از رایج ترین روش های سنجش می باشد.

دو حالت رایج از سنسورهای الکترواستاتیکی سنجش خازنی و سنجش بر اساس فرکانس رزونانسی می باشد.

در روش سنجش خازنی، کمیت فیزیکی از جمله شتاب، مقدار ظرفیت خازن متشکل از صفحات موازی تغییر می دهد. اندازه گیری این تغییر با بهره گیری از مدار الکتریکی ، اساس کار اندازه گیری کمیت فیزیکی توسط این سنسورها می باشد.

کد نوشته شده در نرم افزار MAPLE جهت تحلیل رفتار میکرو و نانو شتاب سنج الکترواستاتیکی در حالت های استاتیکی و دینامیکی ارائه شده است. میکرو شتاب سنج های الکترواستاتیکی به دو صورت خازنی و رزونانسی می باشند. نرم افزار MAPLE قادر به ارزیابی اثر تغییرات هندسه بر رفتار مکانیکی شتاب سنج در هر دو نوع خازنی و رزونانسی می باشد. پیکربندی مدل به صورت یک میکروصفحه تحت تحریک الکترواستاتیک که به صورتT شکل به انتهای میکروتیر یک سر درگیر متصل شده است، می باشد. نیروی الکترواستاتیک از اعمال ولتاژ الکتریکی بین میکروصفحه متصل به انتهای میکرو تیر و یک صفحه الکترود که مقابل آن قرار می گیرد ایجاد می شود. این صفحات با هم تشکیل یک خازن می دهند. در این مدل میکروتیر یکسر درگیر به صورت تیر پیوسته ای در نظر گرفته شده که از تئوری تیر اویلر برنولی پیروی می کند. مجموعه یT شکل متصل به انتهای تیر به صورت جسم صلب و نیروی الکترو استاتیک به صورت تابعی غیرخطی از جابجایی و ولتاژ اعمالی بین میکروصفحه و الکترود مقابلش در نظر گرفته شده است. یکی از مزایای این نوع شتاب سنج الکترواستاتیکی این است که یک میدان الکتریکی یکنواخت ارائه می کند و خطوط جریان موازی تر و در نتیجه نتایج دقیق تر می باشند. این تحلیل در نرم افزار MAPLE شامل مدلسازی و بررسی تغییر شکل استاتیکی، ولتاژ پولین، فرکانس طبیعی و رزونانس های اولیه و ثانویه بر روی مدل می باشد. در ابتدا معادلات غیر خطی حاکم برحرکت به کمک قانون دوم نیوتن استخراج می شود و صحت آن ها حاصله با مقایسه با روش همیلتون بررسی می شود. در این کار اثرات اینرسی جرمی، ممان اینرسی جرمی و همچنین چرخش بخش┴ شکل بر روی نیرو و گشتاور معادل اعمال شده به انتهای تیر، که در کارهای قبل صرفنظر شده بود، در نظر گرفته می شود. سپس حل دقیق برای تغییرشکل استاتیکی و شکل مود ارتعاش خطی سیستم حول موقعیت استاتیکی به دست آورده می شود. معادله غیر خطی ارتعاش حول موقعیت استاتیکی به کمک روش گلرکین و با استفاده از شکل مودهای خطی سیستم به عنوان تابع مقایسه ای، جداسازی می شود. معادلات جداسازی شده به کمک تئوری اغتشاشات برای حالت تشدید اولیه و دو حالت ثانویه مافوق هارمونیک و مادون هارمونیک حل می شود. نتایج نشان می دهد که بسته به هندسه بخش ┴ شکل میزان ولتاژ پولین،تغییر شکل استاتیکی ، فرکانس طبیعی و رفتار سخت شوندکی و نرم شوندگی سیستم متفاوت است. در پایان جهت میراسازی ارتعاشات، کاهش فراجهش ماکزیمم، زمان نشست و به تاخیر انداختن پولین با استفاده از روش کنترل بهینه LQR ، میکرو سیستم کنترل می شود.

1. در این کد که در نرم افزار MAPLE نوشته شده تحلیل استاتیکی و دینامیکی برای هر دو نوع میکروشتابسنج خازنی و رزونانسی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

2. در این کد که در نرم افزار MAPLE نوشته شده تغییر شکل استاتیکی، ولتاژ پولین، فرکانس طبیعی، پاسخ تحت تحریک هارمونیک اولیه و ثانویه در میکروشتابسنج به ازای تغییرات هندسه مورد ارزیابی قرار گرفته است.

3. میکروتیر به صورت تیر پیوسته ی اویلر برنولی در نظر گرفته شده ، صفحه ی الکترو منتظر به انتهای میکروتیر به صورت جسم صلب در نظر گرفته شده است.

توانمندیهای کُد

1. توانایی مشخص کردن ماکزیمم تغییر شکل استاتیکی (با حل دقیق)

2. توانایی محاسبه فرکانس طبیعی به ازای تغییرات هندسی

3. توانایی بررسی ولتاژ پولین استاتیکی و دینامیکی

4. توانایی بررسی پاسخ دینامیکی تحت تحریک های اولیه و ثانویه

5. توانایی بررسی نقاط انشعاب (Bifurcation)

6. توانایی بررسی پایداری در حالات هارمونیک اولیه و ثانویه

آنچه در این کد خواهید آموخت

1. نحوه مدلسازی شتابسنج الکترواستاتیکی

2. طراحی میکروشتابسنج خازنی (سنجش بر اساس تغییر ظرفیت خازن)

3. طراحی میکروشتابسنج رزونانسی ( سنجش بر اساس تغییر در فرکانس رزونانس)

4. محاسبه تغییر شکل استاتیکی

5. محاسبه فرکانس طبیعی

6. پاسخ دینامیکی به ازای تحریک هارمونیک اولیه

7. پاسخ دینامیکی به ازای تحریک مافوق هارمونیک و مادون هارمونیک

نکات و الزامات

1. کدهای این پروژه با استفاده از نرم افزار MAPLE نوشته شده است که در تمامی نسخه ها قابل اجرا می باشد.

2. نمودارهای گرافیکی توسط نرم افزار MATLAB نوشته شده است که در نسخههای 2006 الی 2014 نیز قابل اجرا میباشد.

3. آشنایی به تکنولوژی MEMS و NEMS

4. آشنایی با روش های تحلیلی (Galerkin-Hamilton-…)

5. آشنایی با روشهای حل ارتعاشات غیر خطی (Perturbation…)

برای آشنایی با نرم‌ افزار MAPLE می توانید با کلیک بر روی عنوان های زیر به مقاله های مورد نظر هدایت شوید. لازم به ذکر است که نرم‌ افزار MAPLE از پرکاربردترین نرم افزار های مهندسی در مقطع کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک می باشد که بسیاری از دانشجویان با استفاده از نرم‌ افزار MAPLE به ارایه پایان نامه های کارشناسی ارشد, پروژه های صنعتی و علمی می پردازند.

- آشنایی با نرم‌ افزار MAPLE

مشخصات کلی
تعداد صفحات	94
تعداد صفحات محصول	80-100
فیلم آموزشی	دارد
معرفی متغیر های ورودی نرم افزار	دارد
نمودارهای خروجی	دارد
زبان برنامه نویسی
زبان برنامه نویسی اول	MAPLE
جامدات
حوزه تخصصی 1	المان محدود
حوزه تخصصی 2	تحلیل تنش

نظر بدهید

نام شما

نظر شما

توجه: HTML ترجمه نمی شود!

رتبه بد خوب

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu.Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcuLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu.