MEMS Module
Accoppiamento multifisico per rigonfiamento igroscopico
Quando l'interfaccia Solid Mechanics è combinata con Transport of Diluted Species o Transport of Diluted Species in Porous Media, viene creato un nuovo accoppiamento multifisico chiamato Hygroscopic Swelling. Questo ha le stesse impostazioni del sottonodo Hygroscopic Swelling dei nodi dei materiali del modello. Con questo nuovo accoppiamento multifisico è possibile trasferire concentrazioni di umidità, colcolate nelle interfacce Transport of Diluted Species o Transport of Diluted Species in Porous Media, in uno sforzo per rigonfiamento igroscopico.
La concentrazione di umidità e la deformazione in un sensore di pressione MEMS dovute al rigonfiamento igroscopico. L'esempio mostrato utilizza l'interfaccia Shell in aggiunta alla funzionalità Hygroscopic Swelling. L'interfaccia Shell è disponibile nello Structural Mechanics Module.
La concentrazione di umidità e la deformazione in un sensore di pressione MEMS dovute al rigonfiamento igroscopico. L'esempio mostrato utilizza l'interfaccia Shell in aggiunta alla funzionalità Hygroscopic Swelling. L'interfaccia Shell è disponibile nello Structural Mechanics Module.
Funzionalità Perforations per Thin-Film Flow
La nuova funzionalità per perforazioni è disponibile per lo smorzamento da film sottile, consentendo di modellare un flusso in film sottile in strutture con fori di incisione.
La funzionalità per perforazioni agisce come un dissipatore di gas proporzionale a entrambe la pressione ambientale e alla differenza di pressione con la pressione ambiente sull'altro lato della superficie forata. La costante di proporzionalità è detta Ammettenza di perforazione (Y) e può essere definita direttamente o determinata dal modello di Bao (Bao M. e H. Yang "Squeeze film air damping in MEMS", Sensors and Actuators A: Physical, vol. 136, no. 1, 3–27, 2014).
La finestra delle impostazioni Perforations con il modello di Bao utilizzato per l'ammettenza di perforazione.
La finestra delle impostazioni Perforations con il modello di Bao utilizzato per l'ammettenza di perforazione.
Opzione Out-of-Plane Motion per la condizione al contorno Border Flow
Una nuova opzione è disponibile per la condizione al contorno Border Flow per il flusso in un film sottile. Selezionando Out-of-plane motion per il tipo di flusso Border si calcola il gradiente di pressione al contorno sulla base del modello di Gallis e Torczynski (M. A. Gallis e J. R. Torczynski, "An Improved Reynolds-Equation Model for Gas Damping of Microbeam Motion", Journal of Microelectromechanical Systems, vol. 13, pp. 653-659, 2004). Questo modello si è dimostrato in accordo con le dettagliate simulazioni CFD e Monte Carlo che modellano sia il dominio di flusso in un film sottile sia il gas circostante. Il modello si applica a flussi rarefatti e non rarefatti fino a numeri di Knudsen circa pari a uno.
La funzionalità Point Matrix Evaluation abilita Display of Tensor Quantities at a Point
La nuova funzionalità Point Matrix Evaluation (disponibile nel pacchetto base) è pratica per la visualizzazione delle quantità del tensore in un punto. Ciò è particolarmente utile per l'interfaccia Piezoelectric Devices che definisce le proprietà del tensore del materiale nel sistema di coordinate locale e in quello globale. Di conseguenza, è ora possibile visualizzare, ad esempio, la matrice di elasticità nel sistema globale così come in quello locale.
Nuovo tutorial: Micropump Mechanism
Le micropompe sono componenti essenziali dei sistemi microfluidici e hanno varie applicazioni - dalla gestione dei fluidi biologici al raffreddamento di dispositivi microelettronici. Questo tutorial simula il meccanismo di una micropompa senza valvole progettata per essere efficiente a bassi numeri di Reynolds, superando così la reversibilità idrodinamica. Le pompe senza valvole sono spesso preferite nei sistemi microfludici perché riducono al minimo il rischio di intasamento e sono delicate con i materiali biologici. L'interfaccia Fluid-Structure Interaction viene utilizzata per risolvere il flusso del fluido e la deformazione associata della struttura. Inoltre, l'interfaccia Global ODEs and DAEs viene utilizzata per illustrare come effettuare un'integrazione nel tempo del flusso totale durante l'intero ciclo di pompaggio.
Flusso e sforzo di von Mises in un sistema di raddrizzamento di un flusso passivo microfluidico. Un meccanismo di pompaggio preleva il liquido dal canale orizzontale per pomparlo nell'albero verticale. Il canale contiene due flap inclinati, che rispondono al flusso piegandosi. In questo caso, quando il liquido è pompato nel canale verticale, la curvatura asimmetrica dei flap provoca un flusso molto maggiore dal canale sinistro che non dal canale destro.
Flusso e sforzo di von Mises in un sistema di raddrizzamento di un flusso passivo microfluidico. Un meccanismo di pompaggio preleva il liquido dal canale orizzontale per pomparlo nell'albero verticale. Il canale contiene due flap inclinati, che rispondono al flusso piegandosi. In questo caso, quando il liquido è pompato nel canale verticale, la curvatura asimmetrica dei flap provoca un flusso molto maggiore dal canale sinistro che non dal canale destro.
Nuovo tutorial: Piezoelectric Rate Gyroscope
Questo esempio prende in esame un giroscopio piezoelettrico con diapason, che utilizza l'interfaccia Piezoelectric Devices. L'effetto piezoelettrico diretto è usato per guidare un modo nel-piano del diapason, che è accoppiato a un modo fuori-dal-piano dalla forza di Coriolis e il conseguente moto fuori-dal-piano è rilevato dall'effetto piezoelettrico inverso. La geometria dei diapason è tale da assicurare che le frequenze proprie dei modi vicini siano separate nello spazio della frequenza. Viene calcolata la risposta in frequenza del sistema e viene valutata la sensibilità alla velocità di rotazione.
Modalità di comando (a sinistra) e di rilevamento (a destra) di un giroscopio piezoelettrico. Le due modalità sono accoppiate dalla forza di Coriolis.
Modalità di comando (a sinistra) e di rilevamento (a destra) di un giroscopio piezoelettrico. Le due modalità sono accoppiate dalla forza di Coriolis.
Nuovo tutorial: Piezoelectric Energy Harvester
Questo tutorial mostra come analizzare un semplice recuperatore di energia (energy harvester) piezoelettrico a cantilever utilizzando l'interfaccia Piezoelectric Devices. Un'accelerazione sinusoidale viene applicata all'harvester e la potenza in uscita viene valutata in funzione della frequenza, dell'impedenza di carico e del modulo dell'accelerazione.
Energia meccanica in ingresso, energia elettrica in uscita e tensione in funzione dell'impedenza di carico.
Energia meccanica in ingresso, energia elettrica in uscita e tensione in funzione dell'impedenza di carico.
Nuovo tutorial: Piezoelectric Valve
Le valvole piezoelettriche sono spesso impiegate in applicazioni mediche e di laboratorio perché hanno tempi di risposta rapidi e un funzionamento silenzioso. Un funzionamento efficiente dissipa poco calore, fatto spesso importante per queste applicazioni.
In questo tutorial, una valvola piezoelettrica è azionata da un attuatore piezoelettrico impilato. Per la sua modellazione, viene utilizzata l'interfaccia Piezoelectric Devices in combinazione con la funzionalità Contact. Una guarnizione iperelastica è compressa contro un'apertura della valvola dall'attuatore e viene calcolata la pressione di contatto.
Lo sforzo di von Mises sulla superficie di una valvola piezoelettrica.
Lo sforzo di von Mises sulla superficie di una valvola piezoelettrica.
Nuovo tutorial: Disc Resonator Anchor Losses
Questo tutorial mostra come calcolare il fattore di qualità limitato dalle perdite di ancoraggio di un risonatore a disco diamantato mediante l'interfaccia il Solid Mechanics. Il risonatore è ancorato a un substrato mediante un perno in silicio policristallino che trasmette la potenza al substrato. Un perfectly matched layer viene utilizzato per rappresentare il substrato essenzialmente infinito. Il tutorial si basa su un paper presentato alla conferenza COMSOL 2007 a Grenoble (P. Steeneken "Parameter Extraction and Support-Loss in MEMS Resonators", COMSOL Users Conference 2007, Grenoble).
Spostamenti totali della struttura indicati con una scala di colore che rende chiaramente visibili le perdite sugli ancoraggi.
Spostamenti totali della struttura indicati con una scala di colore che rende chiaramente visibili le perdite sugli ancoraggi.