【摘要】：微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical System,簡稱MEMS)是將微傳感器、微執(zhí)行器、控制及信號處理電路集成在一起的一種系統(tǒng)。MEMS將微電子技術(shù)和精密機(jī)械加工技術(shù)相互融合,實(shí)現(xiàn)了微電子、IC、機(jī)械融為一體的系統(tǒng)。通過對MEMS的建模與仿真研究,可以對從設(shè)計(jì)到制造的每個環(huán)節(jié)進(jìn)行比較和驗(yàn)證,從而優(yōu)化MEMS器件的設(shè)計(jì),檢驗(yàn)制造工藝的有效性。 本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于FEM端點(diǎn)特性的微系統(tǒng)建模方法及應(yīng)用研究”(批準(zhǔn)號:50105020)展開論文的相關(guān)研究工作。等效電路建模技術(shù)將一個復(fù)雜的微電子機(jī)械系統(tǒng)分解為十分簡單的部件,而且每個部件等效為一個電路,將各個電路連在一起,就組成了系統(tǒng)的等效電路模型。這種建模技術(shù)參數(shù)的物理意義清晰,能適用于各種微電子機(jī)械系統(tǒng)。但是等效電路的尋找比較困難,等效元件的尋找受到SPICE元件庫的限制。本文采用有限元軟件ANSYS探討了靜電驅(qū)動微泵的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)研究,并對各工藝參數(shù)對微泵性能的影響做了探討。本文主要工作如下: 1.本文給出了節(jié)點(diǎn)宏模型、集總網(wǎng)絡(luò)宏模型、硬件描述語言宏模型等建模方法及具體過程。并指出了它們的不足。 2.本文對機(jī)械場中等效電路宏模型的兩種方法F—V類比法、F—1類比方法中的轉(zhuǎn)化進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)。建立了固支梁機(jī)電耦合等效電路宏模型。而在F—1類比中,也同樣建立了相關(guān)等效電路宏模型。最后,給出了流體場的等效電路建模過程。 3.靜電吸合是靜電驅(qū)動中有名的不穩(wěn)定現(xiàn)象。在本文,我們基于能量法推導(dǎo)了靜電驅(qū)動吸合電壓的CLOSE-FORM表達(dá)式,對固支梁的靜電吸合現(xiàn)象作了研究。 4.本文利用有限元軟件ANSYS對微泵進(jìn)行了仿真分析,并分析了靜態(tài)特性和動特性。采用ANSYS中的序貫耦合法、分別對機(jī)械場、靜電場、流場設(shè)置物理環(huán)境,對三者之間的耦合進(jìn)行了計(jì)算。并探討主要參數(shù)對微泵性能的影響作了探討。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TH38
【圖文】：

泵膜上部電極的網(wǎng)格劃分圖

泵膜的網(wǎng)格劃分

圖6.4三維網(wǎng)格圖上圖是對模型剖視，觀察其二維圖，兩薄膜之間的間隙為靜l包間隙。hsel163單元是個四一，5l’點(diǎn)單元，它的四個節(jié)點(diǎn)在其單元的厚度方向的中點(diǎn)，因?yàn)楸媚ぴ隍?qū)動液體流進(jìn)流出時，有一部分液體也會粘在泵膜上一起振動，這樣，在模態(tài)分析時，同時要考慮附加液體的影響。利用She1163單元中的ADMSUA實(shí)常數(shù)，根據(jù)它人的研研，附加34Oum的流體厚度。卜面采用有限元軟件ANSYS(程序見附錄A)分析了泵膜的前6階振型，見圖5.10。模態(tài)分析是取的參數(shù)見表6.1。

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本文編號：2750189