Перейти к публикации

Прогиб мембранного МЭМС при подаче электрического напряжения


Рекомендованные сообщения

Добрый день!

 

Мне требуется посчитать прогиб мембранного МЭМС при подаче электрического напряжения на управляющий электрод. Геометрия мембраны такая же как в недавней теме Поперечный прогиб натянутой Мембраны. Есть два очень тонких диска, "один висит над другим" через малый зазор (как одну монету держат над другой). У нижнего диска, который весь зафиксирован, есть в центре круговая зона, на которую подаётся напряжение. А верхний диск, (мембрана) заземлен, и, для простоты, считается, что в такой же центральной круговой зоне индуцируется противоположный заряд. На картинке у основания нарисованы ещё другие, нецентральные электроды - это на будущее, они не работают.

Диски.png

Вот если бы был один диск из некоторого материала, то задав разность потенциалов между плоскими гранями и диэлектрическую проницаемость вещества, можно было бы посчитать как диск сдавится по оси. Но когда у нас есть две пластинки на расстоянии, между ними пустота, и программа не может считать электростатическое взаимодействие, я так понимаю.

Поэтому я решил задать вместо пустого зазора третий "буферный диск" - материал "воздух", модуль Юнга - давление P0 , для простоты, коэффициент Пуассона нулевой.

РисМемб.png

И пока расчёт происходит следующим образом. На внутреннем "толстом" диске "Воздух" сверху и снизу выделяются две круговые центральные зоны, которые граничат с мембраной и основанием для электродов, соответственно, и эти зоны такие же как у мембраны и основания. На них задаются командой d,NamedSelection,VOLT,Value разные потенциалы; у воздуха задаётся некоторая диэлектрическая проницаемость, неважно какая по сути (взял пока  специально большое число), и в итоге диск "Воздух" сжимается, а и из-за контактов с мембраной и основанием тянет мембрану вниз, и получается прогиб:DefMembZ_400V.png.

Качественно он близок к ожидаемому, но если посчитать грубо силу взаимодействия между зонами мембраны и электродом основания по формуле для плоского конденсатора Сила_Конд.png, и потом эту силу механически к мембране приложить, то прогиб будет на порядки больше:

DefMembZ_Focre_Equiv_400V.png.

А должно быть даже меньше из-за нелинейного роста электростатической силы при сближении мембраны и основания (правда, зазор в данной тестовой задаче не так мал по сравнению с размером электрода).

Но в любом случае, считать прогиб МЭМС так точно неправильно. Преднатяжение мембраны очень небольшое, а разность потенциалов значительная. Кстати, не знаю почему, но если разность потенциалов взять не 400 В, а, например, 200 В, то вообще мембрана не гнётся, а программа рисует ерунду:

DefZ_Memb_center_200V.png.

Я также пытался до конца врубиться в пример VM236 - там тоже, между основанием и гнущимся элементом вводят что-то наподобие неупругой среды, но не задаются даже perx, pery, perz. Я понял, что важно задать на узлы электростатически взаимодействующих поверхностей условия командой d, - разные потенциалы. А у элементов SHELL181/281 не степеней свободы VOLT. Как быть, неясно сейчас. Какие могут быть выходы из ситуации?

 

Архив проекта прилагаю.

Membrane2_ElectricForce_Copy_Test.wbpz

Изменено пользователем Pumpov
Доп. рисунки
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


UnPinned posts
59 минут назад, Pumpov сказал:

для простоты, коэффициент Пуассона нулевой

Не надо так. У тебя есть три базовых константы: E, G и nu. Нужно ввести хотя бы две и третья вычисляется по двум заданным.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
20 minutes ago, karachun said:
1 hour ago, Pumpov said:

для простоты, коэффициент Пуассона нулевой

Не надо так. У тебя есть три базовых константы: E, G и nu. Нужно ввести хотя бы две и третья вычисляется по двум заданным.

 

Я только ортотропный материал включил, но задал одинаковыми EX,EY,EZ, и все G соответственно вычислил при нулевых nu. nu можно же и нулевыми задавать. Для воздуха не думал ещё, но на данное решение это вряд ли принципиально повлияет? Тут основная проблема не в этом ведь?..

Изменено пользователем Pumpov
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 час назад, Pumpov сказал:

А у элементов SHELL181/281 не степеней свободы VOLT. Как быть, неясно сейчас. Какие могут быть выходы из ситуации?

перейти на солиды?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
13 minutes ago, soklakov said:

перейти на солиды?

Буду пробовать. Солиды с огромным Aspect Ratio только получатся, или их огромное количество будет...

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
4 минуты назад, Pumpov сказал:

Буду пробовать. Солиды с огромным Aspect Ratio только получатся, или их огромное количество будет...

тады солшы

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
5 minutes ago, soklakov said:
10 minutes ago, Pumpov said:

Буду пробовать. Солиды с огромным Aspect Ratio только получатся, или их огромное количество будет...

тады солшы

Тады - нихть ферштейн, что написано ; )

Ещё, я вижу, можно использовать 2D Geometry и осевую симметрию, как посоветовал в смежной теме @karachun.

Но если будет сложная несимметричная структура электродов, то симметрии такой не будет.

Изменено пользователем Pumpov
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
3 минуты назад, Pumpov сказал:

Тады - нихть ферштейн, что написано ; )

тогда есть вариант использовать солид-шелл элементы: SOLSH

без справки не скажу, есть ли у них вольты

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
21 hours ago, soklakov said:

тогда есть вариант использовать солид-шелл элементы: SOLSH

без справки не скажу, есть ли у них вольты

 

Нашёл только SOLSH190 - там нет вольтов. Неожиданно, что натянутые мембраны у электростатических МЭМС нужно считать солидами. Придётся испытывать. Хотя осесимметричный случай, для начала, выглядит вполне реализуемым.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.




  • Сообщения

    • Viktor2004
      Туда вроде наоборот заносится значение какое-то, но не считывается Смотрю чужие программы, там вроде только 8549 используют. При чем у них в программах циклы поболее моих, которыми я круги чертил O4198 ; #500=#8549 ; IF[ #8549 EQ 0 ] THEN ; #10409=0 ; ENDIF ; IF[ #8549 EQ 134 && #10409 EQ 0 && #10422 NE 0 ] THEN ; #10409=1 ; #10422=FIX[#10422 / 10] ; #10427=1 ; ENDIF ; IF[ #8549 EQ 48 && #10409 EQ 0 ] THEN ; #10409=1 ; #10422=#10422 * 10 + 0 ; #10427=1 ; ENDIF ; IF[ #8549 EQ 49 && #10409 EQ 0 ] THEN ; #10409=1 ; #10422=#10422 * 10 + 1 ; #10427=1 ; ENDIF ; IF[ #8549 EQ 50 && #10409 EQ 0 ] THEN ; #10409=1 ; #10422=#10422 * 10 + 2 ; #10427=1 ; ENDIF ; IF[ #8549 EQ 51 && #10409 EQ 0 ] THEN ; #10409=1 ; #10422=#10422 * 10 + 3 ; #10427=1 ; ENDIF ; IF[ #8549 EQ 52 && #10409 EQ 0 ] THEN ; #10409=1 ; #10422=#10422 * 10 + 4 ; #10427=1 ; ENDIF ; IF[ #8549 EQ 53 && #10409 EQ 0 ] THEN ; #10409=1 ; #10422=#10422 * 10 + 5 ; #10427=1 ; ENDIF ; IF[ #8549 EQ 54 && #10409 EQ 0 ] THEN ; #10409=1 ; #10422=#10422 * 10 + 6 ; #10427=1 ; ENDIF ; IF[ #8549 EQ 55 && #10409 EQ 0 ] THEN ; #10409=1 ; #10422=#10422 * 10 + 7 ; #10427=1 ; ENDIF ; IF[ #8549 EQ 56 && #10409 EQ 0 ] THEN ; #10409=1 ; #10422=#10422 * 10 + 8 ; #10427=1 ; ENDIF ; IF[ #8549 EQ 57 && #10409 EQ 0 ] THEN ; #10409=1 ; #10422=#10422 * 10 + 9 ; #10427=1 ; ENDIF ; IF[ #10422 GT 9999 ] THEN ; #10422=FIX[#10422 / 10] ; ENDIF ; IF[ #500 EQ 249 && #8500 EQ 4170 ] THEN ; #8500=4601 ; M99 ; ENDIF ; IF[ #500 EQ 240 ] THEN ; IF[ #8500 EQ 4174 || #8500 EQ 4173 || #8500 EQ 4177 ] THEN ; #8500=4170 ; M99 ; ENDIF ; IF[ #8500 EQ 4178 ] THEN ; #8500=4170 ; M99 ; ENDIF ; ENDIF ; IF[ #500 EQ 248 && #8500 EQ 4170 && D34.0 NE 0 ] THEN ; #8500=4174 ; M99 ; ENDIF ; IF[ #500 EQ 247 && #8500 EQ 4170 && D30.4 EQ 1 && D29.6 EQ 0 ] THEN ; #8500=4175 ; M99 ; ENDIF ; IF[ #500 EQ 246 && #8500 EQ 4170 && D35.0 EQ 1 && D35.4 EQ 1 ] THEN ; #8500=4178 ; M99 ; ENDIF ; IF[ #8549 EQ 152 && #10409 EQ 0 && #10422 EQ 5656 ] THEN ; #8500=4177 ; M99 ; ENDIF ; M99 ;  
    • nicomed
      Как победить проблему с блокированием сегментов эскиза не знаю. Поэтому пока полумеры... Ввел активацию чертежного листа после разрыва линии. Для разблокирования сегментов после закрытия программы двойным кликом активировать чертежный вид, где надо двигать сегменты эскиза. Добавил настройки. Можно настроить величину генерируемого зазора в  файле options.xml. По толщине и стилю линии, если кто подскажет как прочитать стиль и толщину выбранной кромки ( силуэтной кромки), то тогда можно будет "напосмотреть".   Пару раз натыкался на такой глюк - остается только один сегмент эскиза, грешу на рассинхронизацию работы солида и приложения. EdgeTrim_v3.3.zip
    • si-64
      да, это работает. спасибо. но как то особо не работал со слоями, нужно прямо заморачиваться(
    • nicomed
    • Stanislav
      Фрезеровка и токарка ЧПУ. Территориально Нижний Новгород, отправка в регионы ТК. Фрезеровка Алюминия и его сплавов, Латунь, Текстолиты, Сталь в небольших объемах. Токарка как цветные так и черный металлов и неметаллов. Габариты деталей для фрезеровки порядка 400мм*600мм. Оплата, пока что, наличные или на карту. Чертежи и модели отправлять на почту 0563506@mail.ru там же все согласования и обсуждения.
    • Александр1979
      Можно попробовать код считывать из переменной #8501. В руководстве написано что значение сохраняется в переменной до тех пор, пока не будет произведено чтение из неё.
    • si-64
      Можно ли сделать так чтобы в чертеже все размеры были черные, а в эскизе детали цвета управляемых и управляющих различались? настройка меняет цвет как в чертеже так и в эскизах: Зачем это нужно? В чертеже есть элементы, отличные от черного, поэтому вариант печати (сохранения в PDF) в ч/б не устраивает.
    • Artas28
      Шота получилось. Всё равно. Жду ответа от гуру NX, как сделать фаску красиво в 5 осях, что бы вектор инструмента менялся.  
    • Viktor2004
      Моя программа считывает его лишь тогда, когда в момент нажатия кнопки программа выполняет команду считывания переменной. Во всех остальных случаях код получается не считан
    • gudstartup
      но кто то же этот код считывает из mdi буфера раз его там не оказывается когда ваша программа его опрашивает? 
×
×
  • Создать...