实验四 MEMS薄膜压力传感器静力学分析Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:18158535
- 上传时间:2022-12-13
- 格式:DOCX
- 页数:25
- 大小:323.45KB
实验四 MEMS薄膜压力传感器静力学分析Word文档下载推荐.docx
《实验四 MEMS薄膜压力传感器静力学分析Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验四 MEMS薄膜压力传感器静力学分析Word文档下载推荐.docx(25页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
在比较的过程中,三种形状膜的面积.,厚度和承受的压力是都是相等的。
设置参数具体为:
F=0.1MPa,EX=1.9e11,PRXY=0.3,DENS=2.33e3.单元尺寸为5e-006。
为了选择合适的网格化类型,首先我们拿圆的结构进行一下比较,最后选择比较接近理论计算的网格化类型,通过比较,我们知道映射网格化类型比较优越,所以后面的两种类型膜结构选择了映射网格化。
四、实验内容和步骤
圆形薄膜1
1.
先建立一个圆形薄膜:
MainMenu>
Preprocessor>
modeling>
Create>
volumes>
solidcylinder.弹出以个对话框如图,输入数据如图4-1,单击OK.
图4-1
2.设置单元类型:
MainMenu>
elementtype>
add/edit/delete,弹出一个对话框,点击add,显示libraryofelementtype对话框如图:
在libraryofelementtype下拉列表框中选择structuralsolide项,在其右侧下拉表框中选择brick8node45选项,单击OK.在点击close.如图4-2.
图4-2
3.设置材料属性:
materialprops>
materialmodels,弹出一个对话框,在materialmodelsavaiable下面的对话框中双击打开structural>
linear>
elastic>
isotropic,又弹出linearisotropicpropertiesformaterialNumber1对话框,在EX后面输入1.9E11,在PRXY后面输入栏中输入0.3,在双击density,在DENS后面输入2.33e3,单击OK。
然后单击material>
exit,完成材料属性的设置。
如图4-3.
图4-3
4.设置单元尺寸:
meshing>
meshtool,弹出一个对话框,单击Global中的SET按钮,弹出Globalelementsizes对话框,输入size=5e-006,然后单击OK。
如图4-4.
图4-4
5..采用自由式网格化生成单元:
meshtool弹出一个对话框,选择Shape后面的Tet,Free,.然后单击Mesh..在拾取图形,在单击OK。
如图4-5.
图4-5
6.施加约束:
solution>
defineloads>
apply>
structural>
displacement>
onareas.拾取圆的周围面,如图:
然后单击OK.又出来一个对话框,选择ALLDOF.单击OK。
如图4-6.
图4-6
7.施加载荷:
pressure>
onAreas.出现拾取框,拾取图形上垂直与Z轴并且是穿过坐标(0,0,13.887)的面如图:
然后单击OK。
出现一个对话框,在valueloadpresValus后面输入100000,单击OK。
如图4-7.
图4-7
8.求解:
solve>
curentlsLS一个信息提示框和对话框,浏览完毕后单击file>
close,单击对话框上的OK按钮,开始求解运算,当出现一个solutionisdone的信息提示框时,单击close按钮,完成求解运算。
9.保存分析结果:
utilitymenu>
file>
saveas.弹出一个对话框,输入plate-resu,.单击OK按钮。
10.显示节点位移云图:
generalpostproc>
plotresults>
contourplot>
nodalsolu,出现如图对话框:
在contournodalsolutiondata对话框中选择itemtobecontoured>
nodalsolution>
dofsolution>
displacementvectorsum.然后单击OK。
生成位移云图如图4-8.
图4-8
11.显示节点应力云图:
nodalsolu,出现如图对话框:
nodalsolution>
stress>
vonmisesstress,然后单击OK。
生成应力云图如图4-9.
图4-9
圆形薄膜2
1.先建立一个圆形薄膜:
solidcylinder.弹出以个对话框如图,输入数据如图4-10,单击OK.
图4-10
在libraryofelementtype下拉列表框中选择structuralsolide项,在其右侧下拉表框中选择brick8node45选项,单击OK.在点击close.如图4-11.
图4-11
如图4-12.
图4-12
如图4-13.
图4-13
5..采用映射式网格化生成单元:
meshtool弹出一个对话框,选择Shape后面的Hex/Wedge,Sweep.然后单击Sweep.在拾取图形,单击OK。
如图4-14.
图4-14
如图4-15.
图4-15
onAreas.出现拾取框,拾取图形上垂直与Z轴并且是穿过坐标(0,0,13.887)的面,然后单击OK。
如图4-16.
图4-16
生成位移云图如图4-17.
图4-17
生成应力云图如图4-18.
图4-18
通过上面两种网格化的比较,还有通过理论计算,映射式网格化比自由式网格化更接近理论,所以后面的网格化都采取映射式网格化。
正方形膜
1.生成正方形膜:
block>
bydimensions,出现对话框并填入数据如图:
如图4-19.
图4-19
2..设置单元类型:
在libraryofelementtype下拉列表框中选择structuralsolide项,在其右侧下拉表框中选择brick8node45选项,单击OK.在点击close.如图4-20.
图4-20
isotropic又弹出linearisotropicpropertiesformaterialNumber1对话框,在EX后面输入1.9E11,在PRXY后面输入栏中输入0.3,在双击density,在DENS后面输入2.33e3,单击OK,然后单击material>
如图4-21.
图4-21
如图4-22.
图4-22
如图4-23.
图4-23
onareas.拾取正方形的周围面,如图:
如图4-24.
图4-24
出现一个对话框,在valueloadpresValus后面输入100000,单击OK.如图4-25.
图4-25
生成位移云图如图4-26.
图4-26
生成应力云图如图4-27.
图4-27
长方形膜
1.生成长方形膜:
bydimensions,出现对话框并填入数据如图4-28,然后单击OK.
图4-28
在libraryofelementtype下拉列表框中选择structuralsolide项,在其右侧下拉表框中选择brick8node45选项,单击OK.在点击close.如图4-29.
图4-29
如图4-30.
图4-30
如图4-31.
图4-31
onareas.拾取长方形的周围面,如图:
如图4-32.
图4-32
onAreas.出现拾取框,拾取图形上垂直与Z轴并且是穿过坐标(0,0,13.887)的面然后单击OK。
出现一个对话框,在valueloadpresValus后面输入100000,单击OK.如图4-33。
图4-33
close,单击对话框上的OK按钮,开始求解运算,当出现一个solutionisdone的信息提示框时,单击close按钮,完成求解运算
生成位移云图如图4-34.
图4-34
生成应力云图如图4-35.
图4-35
基于相同的振动膜面积,厚度和施加压力,我们可以列表如下:
振动膜几何形状
最大应力/兆帕
最大挠度/微米
圆形
31.3
0.272
长方形
31.6
0.110
正方形
39.2
0.219
从上面的对比可以发现圆形振动膜的情况最好。
在这种情况下,虽然挠度过大,但是可以通过在芯片上安装机械制动器来限制它的挠度。
从应力和挠度两个方面来看,正方形振动膜是最不好的几何形状。
但是由于它几何形状对称,很容易进行晶体切割,所以它是当今压力传感器工业中最长用的几何形状。
五、实验报告要求
1.上交电子版仿真结果。
2.总结静力学分析。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 实验四 MEMS薄膜压力传感器静力学分析 实验 MEMS 薄膜 压力传感器 静力学 分析