Modelowanie sił tłumiących występujących w układach perforowanych MEMS

• Autorzy: Urbanowicz K. , Janczewski J.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12345865.1186356

Warianty tytułu

EN

Modelling of damping forces occurring in the perforated MEMS systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Na pracę wielu układów mikroelektromechanicznych MEMS duży wpływ wywierają siły tłumiące wynikające z istnienia pomiędzy płytkami tzw. filmu powietrznego. Analityczne metody szacowania tych sił występują jedynie w prostych układach. Przy bardziej złożonych kształtach bardzo pomocne są metody numeryczne, których intensywny rozwój jest szczególnie zauważalny w ostatnich latach. Wśród paru znanych na rynku programów umożliwiających analizę układów MEMS wyróżnić można program Comsol Multiphysics, który zawiera specjalistyczny moduł MEMS. Wniniejszej pracy zostanie zweryfikowana przydatność powyższego programu w modelowaniu prostych oraz złożonych płytek zawierających perforacje w postaci otworów. Celem wykonywania w płytkach otworów jest przeważnie chęć redukcji występujących sił tłumiących. Zrealizowany szereg badań analityczno-numerycznych zobrazował liczne niedoskonałości programu Comsol, które należałoby poprawić.

EN

Operation of many micro-electromechanical systems (MEMS) is highly influenced by damping forces resulting from the existence of fluid film between the MEMS plates. Analytical methods for estimating of these forces are presented only for simple plates. For more complex shapes of plates, numerical methods are very helpful. Among a few famous market programs, enabling analysis of MEMS, we can distinguish the program called Comsol Multyphysics which includes a specific module for MEMS. In this paper, the suitability of this program for modelling of simple and more complex plates with perforations in the form of holes will be verified. The tile holes are usually made in order to reduce occurring damping forces. The performed analytical and numerical studies, showed numerous imperfections of the Comsol program which needs to be improved by their programmers.

Słowa kluczowe

PL

MEMS; siły tłumiące; równanie Reynoldsa; perforacja

EN

MEMS; damping forces; Reynolds equation; perforation

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 64, nr 4
• Strony: 191--206
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Urbanowicz K.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki, Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, 70-310 Szczecin, al. Piastów 19

autor

Janczewski J.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki, Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, 70-310 Szczecin, al. Piastów 19

Bibliografia

• [1] Bao M.H., Analysis and Design Principles of MEMS Devices, Chapter 3, Elsevier, Amsterdam, 2005.
• [2] Bao M.H., Yang H., Squeeze film air damping in MEMS, Sensors Actuators A, 136, 2007, pp. 3-27.
• [3] Urbanowicz K., Modelowanie sił tłumiących występujących w prostych układach MEMS, Biul. WAT, 64, 4, 2015, 165-189.
• [4] Starr J.B., Squeeze film damping in solid state accelerometer, Tech. Digest, IEEE Solid state sensor and actuator workshop, SC, USA, June, 1990, pp. 44-47.
• [5] Veijola T. et al., Model for gas film damping in a silicon accelerometer, Solid State Sensors and Actuators, 1997, pp. 1097-1100.
• [6] Bourgeois C. et al., Analytical modeling of squeeze film damping in accelerometers, Solid State Sensors and Actuators, 1997, pp. 1117-1120.
• [7] Bao M.H. et al., Modified Reynolds’ equation and analytical analysis of squeeze-film air damping of perforated structures, J. of Micromech. and Microeng., 13, 2003, pp. 795-800.

Uwagi

PL

Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2010-2014 jako projekt badawczy o numerze: N N503 319039.