Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1394
4
1
gregorian
2015
7
1
15
5
online
1
fulltext
fa
تحلیل غیرخطی تغییرشکل استاتیکی و فرکانس طبیعی میکروتیر یکسر درگیر دولایه تحت تحریک الکترواستاتیک با هدف یافتن ترکیب بهینه
Static deflection and natural frequency analysis of a two-layered electrostatically actuated microcantilever for finding the optimum configuration
در این پژوهش تغییرشکل استاتیکی و فرکانس طبیعی میکروتیر یکسر درگیر دو لایه تحت تحریک الکترواستاتیک که لایه دوم بخشی از طول لایه اول را میپوشاند مطالعه میشود. این مدل المان بسیاری از میکروسنسورها و میکروسوئچها میباشد. ابتدا معادله حرکت غیرخطی با فرض کوتاه شوندگی تارخنثی خمشی با استفاده از اصل هامیلتون استخراج میشود. سپس معادلات دیفرانسیل حاکم بر تغییرشکل استاتیکی و فرکانس ارتعاش آزاد حول موقعیت استاتیکی سیستم، به کمک روش گلرکین با استفاده از سه شکل مود میکروتیر یکسر درگیر به عنوان تابع مقایسهای حل میشوند. با ثابت نگه داشتن حجم لایه دوم، نحوه تغییرات فرکانس طبیعی و تغییرشکل استاتیکی برای طول و ضخامتهای مختلف از لایه دوم در سه حالت مختلف بررسی شد. در هر سه حالت ابتدا فرض میشود لایه دوم بر روی کل میکروتیر لایه نشانی شده است. در حالت اول یکسر آن درتکیهگاه گیردار ثابت در نظر گرفته، و از سمت دیگر از طول آن کاسته و به ضخامت افزوده میشود. در حالت دوم یکسر آن درانتهای آزاد میکروتیر ثابت درنظر گرفته میشود و از سمت دیگر از طول آن کاسته و به ضخامت افزوده میشود. در حالت سوم از طول لایه دوم از هر دو سمت کاسته و به ضخامت افزوده میشود. همچنین در این تحقیق تغییر رفتار مکانیکی سیستم برای موقعیتهای مختلف لایه دوم با فرض ثابت بودن طول وضخامت آن بررسی میشود.
In this study, the static deflection and natural frequency of an electrostatically excited patch-coated microcantilever beam are analyzed. The proposed model is considered as the main element of many microsensors and microswitches. Firstly, the nonlinear motion equation is extracted by means of Hamilton principle, assuming shortening effect. Secondly, differential equations, governing the static deflection and free vibration equation around the stability point, are solved using Galerkin method and the three mode shapes of a uniform microbeam are employed as the comparison function. By assuming that the volume of deposited layer is constant, the variation of natural frequency and static deflection are examined in three different cases. In any cases, it is presumed that the second layer is initially deposited on the entire length of microbeam. In the first case, one end of coated layer is considered fix at the clamped side of microcantilever, and then its length is decreased from other side, where its thickness is increased. In the second case, one end of coated layer is perceived fix at the free side of microcantilever, and then its length is decreased from other side, where its thickness is escalated. In the third case, the length of second layer is decreased from both of left and right ends, where its thickness is expanded. In addition, the effect due to the change of the second layer position is considered on mechanical behavior of the system.
تغییرشکل استاتیکی,فرکانس طبیعی,الکترواستاتیک,گلرکین,سیستم میکرو الکترومکانیکال
Static Deflection,Natural Frequency,Electrostatic,Galerkin,Micro electromechanical systems (MEMS)
245
253
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-6021&slc_lang=fa&sid=15
Ehsan
Poloei
احسان
پلویی
100319475328460054085
100319475328460054085
No
دانشگاه خوارزمی
Mahdi
Zamanian
مهدی
زمانیان
100319475328460054313
100319475328460054313
Yes
دانشگاه خوارزمی
Seyed Ali Asghar
Hosseini
سید علی اصغر
حسینی
100319475328460055368
100319475328460055368
No
دانشگاه خوارزمی