Модальный и гармонический анализ.

Далее приводится процедура проведения гармонического анализа акселерометра.

Анализ проводится с помощью механического решателя MemMech, определяются собст- венные частоты и формы колебаний.

Процедура	Детальное описание процедуры
1. Сконфигурируйте MemMech для прове- дения гармонического/модального анализа на 1-й моде.	А. Выберите решатель MemMech. Б. Выберите модель combdrive_accelerometer в поле Model/Mesh. В. В поле Analysis, выберите create a new analysis. Г. Установите параметры решателя как по- казано на рис. 3.37. Д. Объем памяти для решателя нужно уста- новить в размере 75% от доступной памяти компьютера.

Рисунок 3.37. Настройки MemMech.

Процедура	Детальное описание процедуры
2. Задайте граничные условия (жесткая за- делка).	А. Щелкните на SurfaceBCs. Б. Для Set1, установите FixType на fixAll для Patch1 anchor.
3. Задайте граничные условия (нагрузка).	А. Щелкните на Harmonic_SurfaceBCs. Б. Для Set1, установите FixType на Load- Patch для Patch1 load со скалярным значе- нием 1e-3.
4. Запустите моделирование.	А. Щелкните на Runв окне MemMech BCs. Б. Назовите анализ harmonic_accelerometer и

	сохраните ваши настройки.
5. Просмотрите результаты моделирования.	В результирующем окне выберите в списке таблиц modeDomain (рис.3.38).

Рисунок 3.38. Результаты модального анализа.

Моделирование в Architect дало частоту 9.01 кГц для поступательной моды в направлении X, что отличается на 6.2% от результатов МКЭ в Analyzer.

Процедура	Детальное описание процедуры
6. Форма колебаний.	А. Щелкните на иконке 3D result. Б. Щелкните на иконке Contour и выберите Modal displacement mag в Contour Details. В. Нажмите Coventor > Mode Shapes. Г. Выберите Deform Using Modal Displace- ment и установите exaggeration to 20. Д. Нажмите Apply и Play. (рис.3.39)

Рисунок 3.39. Трехмерные результаты колебаний акселерометра на первой собственной частоте.

Процедура	Детальное описание процедуры
7. Сконфигурируйте MemMech для работы без модального анализа.	А. В списке Graphs окна Results выберите harmonic_Disp. Б. В открывшемся 2 мерном графике щелк- ните Mapping style. В. Выберите map MaxX_Mag и щелкните на Map Show > Show Selected Only. - Результат приведен на рис.3.40. Максимальное механическое смеще- ние достигает 1.1 мкм на резонанс- ной частоте 9.6 кГц.

Рисунок 3.40. Зависимость максимальной амплитуды колебания от частоты.

В данном пособии мы познакомились с базовыми средствами проектирования МСТ устройств. Мы рассмотрели все основные аспекты и стадии проектирования МЭМС на примере акселерометра.

С полученными базовыми навыками вы можете самостоятельно повысить свою квалификацию, изучить или уточнить все вопросы, связанные с проектированием МЭМС устройств в документации прилагаемой к САПР CoventorWare[13].

Литература

1. Басов К.А. ANSYS в примерах и задачах. М.: КомпьютерПресс, 2002. 224 с.

2. Бреббия К., Телес Ж., Вроубел Л. Методы граничных элементов. М.: Мир, 1987. 348 с.

3. Васидзу К. Вариационные методы в теории упругости и пластичности. М.: Мир, 1987. 542 с.

4. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир, 1984. 428 с.

5. Ли К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE). СПб.: Питер, 2004.

6. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002

7. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1988. 712 с.

8. Самарский А.А. Введение в численные методы.- М.: Наука, 1987. - 459с

9. Сабоннадьер Ж.–К., Кулон Ж.–Л. Метод конечных элементов и САПР: Пер. с франц. М.: Мир, 1989.– 190 с.

10. Шимкович Д.А. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows. ДМК, 2001. 448 с.

11. ANSYS User Guide ver 11. 2007, http://www.ansys.com/.

12. Comsol Multiphysics User Guide ver 3.4. 2007, http://www.comsol.com/.

13. CoventorWare User Guide ver.2008. 2008, http://www.coventor.com/

14. IntelliSuite ver. 8.2 User Guide. 2008, http://www.intellisensesoftware.com/

15. Kreith F., Roop Mahajan. The MEMS Handbook Second Edition 2006.

16. Madou, Marc J. Fundamentals of microfabrication: the sceince of miniaturization. Second Edition. CRC Press LLC. 2002.

17. Niku-Lari A. Structural analysis system, (Sofware-Hardware, Capability – Compability – Aplications). Pergamon Press,vol.1-3,1986.

18. Pelesko, John A. Modeling MEMS and NEMS. CRC Press LLC.2003.

19. Pilkey W., Saczalski K.,Schaeffer H. Structural Mechanics Computer Programs, Surveys, Assessments, and avialability. – Univertsity Press of Virginia,1974.

20. Zienkiewicz O.C., Taylor Robert L., Taylor R.L., Finite Element Method: Volume 1, The Basis. Butterworth-Heinemann, 2000. 712 p.

21. Zienkiewicz O.C., Taylor Robert L., Taylor R.L., Finite Element Method: Volume 2, Sol- id Mechanics. Butterworth-Heinemann, 2000. 480 p.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)»

(СПбГЭТУ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

по дисциплине

«САПР МИКРО- И НАНОСИСТЕМ»

Для подготовки бакалавров по направлению– «Нанотехнология»