Biblioteka Metody Elementów Brzegowych "BEMLAB" w zastosowaniach MEMS

• Autorzy: Wieleba P. , Sikora J.

Warianty tytułu

EN

"BEMLAB" - Boundary Element Method library in application of Diffusive Optical Tomography

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia obiektową bibliotekę numeryczną "BEMLAB" w zastosowaniach modelowania mikrostruktur MEMS (ang. Micro-Electro-Mechanical Systems). Pakiet BEMLAB zawiera bibliotekę numeryczną implementującą metodę elementów brzegowych (ang. Boundary Element Method - BEM) oraz referencyjną aplikację umożliwiającą jej bezpośrednie użycie do wykonywania obliczeń. Mikrostruktury MEMS są urządzeniami elektromechanicznymi o wymiarach od 0,1 µm do 0,1 mm. W artykule zaprezentowano modelowanie kondensatora grzebieniowego, wykorzystywanego w pionowych aktuatorach o napędzie kątowym (ang. Angular Vertical Comb Drive - AVC). Przedstawiono modele brzegowe dwuwymiarowe oraz opis matematyczny. Obliczenia pojemności zostały również wykonane przy użyciu oprogramowania BEMLAB, wykorzystując jej mechanizm całkowania siatki elementów. Porównano również obliczenia polowe pojemności z obliczeniami modelu uproszczonego.

EN

This article presents objective and open source Boundary Element Method (BEM) library "BEMLAB" in application of Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) modeling. BEMLAB package contains numerical library implementing BEM and ready to use reference computer application. MEMS term applies to micro-machines which dimensions are between 0.1 µm to 0.1 mm. The article presents vertical comb capacitors modeling by the example of capacitors used in Angular Vertical Comb drives. Boundary element models in two dimensions are considered. Boundary models and mathematical description were presented. Field calculations were done using title BEMLAB library. Capacity calculations were also done using integration feature of BEMLAB computer application. Moreover comparison between a boundary field model and a simplified condenser model were done.

Słowa kluczowe

PL

BEMLAB; BEM; metoda elementów brzegowych; mikrostruktury MEMS; kondensatory grzebieniowe; biblioteka obiektowa; biblioteka numeryczna; open source; GNU; GPL; C++; pojemności rozproszenia

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2010
• Tom: Z. 246
• Strony: 195--207
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wieleba P.

autor

Sikora J.

• Zakład Systemów Pomiarowo-Diagnostycznych, Instytut Elektrotechniki,

Bibliografia

• 1. BEMLAB: http://bemlab.org/
• 2. Wieleba P., Sikora J.: Open source BEM library, Advances in Engineering Software, Vol. 40(2009) Nr 8, str. 564-569, Elsevier 2009.
• 3. Brebbia C.A.: Boundary element method in engineering, Pentech Press, 1978.
• 4. Sikora J.: Podstawy metody elementów brzegowych, Instytut Elektrotechniki 2009
• 5. Jabłoński P.: Metoda elementów brzegowych w analizie pola elektromagnetycznego, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2003.
• 6. Sikora J.: Boundary Element Method for Impedance and Optical Tomography, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007.
• 7. GNU LGPL: http://www.gnu.org/licenses/lgpl.html
• 8. Pender T.: UML Bible, Wiley, 2003.
• 9. GNU GCC: http://gcc.gnu.org/
• 10. Vaughn G.V., Ellison B., Tromey T., Taylor I.L.: GNU autoconf, automake, and libtool, Sams, 2000.
• 11. Mackerle J.: Object-oriented programming in FEM and BEM: a bibliography (1990-2003).
• 12. Wieleba P., Sikora J.: Introduction into the open source, numerical C++ Boundary Element Method library, XVI Konferencja Sieci i Systemy Informatyczne, Politechnika Łódzka Instytut Informatyki, ISBN 978-83-909161-1-8, Łódź 2008.
• 13. Rawa H.: Podstawy elektromagnetyzmu. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2 edition, 2005.
• 14. http://www.scilab.org/
• 15. http://www.mathworks.com/
• 16. Sulima R.: Modele polowo-obwodowe trójwymiarowych struktur grzebieniowych mikroaktuatorów elektrostatycznych stosowanych w napędach mikroluster. Rozprawa doktorska, Instytut Elektrotechniki, Warszawa, 2008.
• 17. Piyawattanametha W, Patterson P.: A surface and bulk micromachined angular vertical combdrive for scanning micromirrors. IEEE Optical Fiber Communications Conference, vol. 1, str 251-253, 2003.