پایان نامه ارشد تحلیل دینامیکی میکروتیر یکسر گیردار در محفظه بسته حاوی سیال تراکم ناپذیر

پایان نامه ارشد تحلیل دینامیکی میکروتیر یکسر گیردار در محفظه بسته حاوی سیال تراکم ناپذیر
مقطع : کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک – طراحی کاربردی
چکیده
میکروتیرها بعنوان المان اصلی در اکثر سنسورها و عملگرها مورد استفاده قرار می گیرند. در بعضی موارد نظیر میکرو سویچ ها این عضو ممکن است در محیط حاوی سیال نیز مورد استفاده قرار گیرد. لذا در این مقاله به تحلیل رفتار دینامیکی و آنالیز فرکانسی یک میکروتیر که در یک محفظه بسته حاوی سیال قرار دارد پرداخته ایم. . با فرض تیر اویلر برنولی و سیال تراکم ناپذیر و غیر ویسکوز, معادلات کوپل شده سیال- جامد با استفاده از روش فوریه بسل استخراج شده و سپس مسئله مقدار ویژه مربوطه مورد تحلیل قرار گرفته است که تاثیر سیال بعنوان جرم افزوده در معادلات ظاهر گردیده است. در ادامه وابستگی فرکانسهای طبیعی تیر به مشخصه های سیال و ابعاد هندسی محفظه مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده که تغییرات طول تیر و محل قرار گیری تیر در محفظه و همچنین استفاده از سیالهای مختلف با خواص گوناگون تاثیر قابل توجهی در تغییر فرکانسهای سیستم دارند. در ادامه شکل مدهای تیر در دو حالت خیس و خشک مورد مقایسه قرار گرفته است و اثر مشخصه های سیال روی مودهای سیستم نشان داده شده است و همچنین الگوهای حرکت سیال در پی رفتار تیر مورد بررسی قرار گرفته است.در نتیجه می توان استنباط کرد که حضور سیال بشدت مدهای بالا را تحت تاثیر قرار می دهد.علاوه بر بررسی ارتعاشات آزاد سیستم کوپل ، رفتار تیر را به ازاء تحریک الکترواستاتیک به فرم ولتاژ پله نیز بررسی قرار گرفته است و اثرات مشخصه های سیال و هندسه سیستم بر روی پاسخ گذرا و زمان ناپایداری سیستم مورد تحلیل قرار گرفته است همچنین با اعمال ولتاژ پله مختلف،پاسخ دینامیکی و ناپایداری میکروتیر مورد مطالعه قرار می گیرد
واژه های کلیدی:
فرکانسهای طبیعی، شکل مد، میکروتیر یکسرگیردار،ولتاژ الکترو استاتیکی،ناپایداری،تغییرات هندسی و مادی، سیال تراکم ناپذیر و غیرلزج،

فهرست

فهرست شکل ها ج
فهرست جداول خ
فصل اول: مفاهیم وکلیات 1
1-1 تفاوت MEMS با سیستمهای ماکرو 5
1-2کاربردهای MEMS 7
1-2-1کاربرد در صنعت خودرو 7
1-2-2 کاربرد در پزشکی 8
1-2-3کاربرد در الکترونیک 8
1-3سیستم‌های جدید مرتبط با MEMS 9
1-3-1سیستم های میکروالکترومکانیکی زیستی 9
1-3-2سیستم‌های میکرواپتوالکترومکانیکی 9
1-3-3: سیستم‌های میکروالکترومکانیکی فرکانس بالا 9
1-4 میکرومحرکها 12
1-4-1 محرکهای الکترواستاتیکی 13
1-4-2 محرکهای گرمائی 14
1-4-3 پنوماتیک گرمائی 14
1-4-4 سایر محرکها 15
1-5 تکنولوژی میکرو ماشینکاری 15
1-6 تکنیکهای میکروماشینکاری 16
1-6-1 میکروماشینکاری حجمی 17
1-6-2 میکروماشینکاری سطحی 20
1-6-3 روش چسباندن لایه ای 22
1-7 پایداری MEMS 23
1-8 مزایا و معایب MEMS 23

فصل دوم: پیشینه تحقیق 27
2-1مروری بر کلیات تاریخچه(MEMS) 27
2-2 تحقیقات قبلی در رابطه با پدیده ناپایداری در ساختارهای MEMS 28
2-3 تحقیقات قبلی در رابطه با آنالیز فرکانسهای طبیعی ساختارهای MEMS 30
2-5 تحقیقات قبلی در رابطه با بررسی اثر ولتاژ آنیدر ساختارهای MEMS 30
2-6 کارهای انجام شده مرتبط با پروژه 31
فصل سوم: توصیف مدل و استخراج معادلات حاکم برمسئله 34
3-1معرفی مدل مورد مطالعه 34
3-2 مدلسازی ریاضی برای محرکهای میکروالکترومکانیکی الکترواستاتیکی 35
3-3 فرمولبندی برای ارتعاشات سیال 38
3-4ارتعاشات کوپل شده سیستم 43
3-5 حل مقدار ویژه سیستم (ارتعاشات آزاد) 44
3-6 روابط جرم افزوده 45
فصل چهارم: نتایج عددی و بحث 47
4-1 بازبینی و تصدیق روش ارائه شده برای سیال نامحدود 47
4-2 نتایج عددی ومباحثه برای ارتعاشات آزاد 48
4-3 نتایج عددی و مباحثه برای ارتعاشات اجباری با اعمال ولتاژ آنی 60
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهاد 66
مراجع 68

–
تعداد صفحه :82

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند