 |
کنسول فعال الکترواستاتیک
معرفی
تیر کنسول الاستیک یک ساختار ابتدایی در طراحی MEMS است. این مثال خمش یک تیر در اثر نیروهای الکترواستاتیکی را نشان می دهد. این مدل از رابط چندفیزیکی الکترومکانیک برای حل معادلات جفت شده برای تغییر شکل ساختاری و میدان الکتریکی استفاده می‌کند. چنین ساختارهایی اغلب با استفاده از جارو ولتاژ خازنی با فرکانس پایین آزمایش می شوند. این مدل نتایج چنین آزمایشی را پیش بینی می کند.
تعریف مدل
شکل 1 هندسه مدل را نشان می دهد. تیر دارای ابعاد زیر است:
• | طول: 300 میکرومتر |
• | عرض: 20 میکرومتر |
• | ضخامت 2 میکرومتر |
از آنجایی که هندسه متقارن است، تنها نیمی از تیر نیاز به مدل سازی دارد. پرتو از پلی سیلیکون با مدول یانگ، E ، 153 گیگا پاسکال، و نسبت پواسون، ν ، 0.23 ساخته شده است . در یک انتها ثابت است اما در غیر این صورت آزاد است. فرض بر این است که پلی سیلیکون به شدت دوپ شده است، بنابراین می توان از نفوذ میدان الکتریکی به ساختار صرف نظر کرد. در این حالت می توان از ویژگی Domain Terminal برای راه اندازی دامنه Si استفاده کرد. پرتو در یک محفظه پر از هوا قرار دارد که عایق الکتریکی است. سمت پایین محفظه دارای یک الکترود زمینی است.
شکل 1: هندسه مدل. تیر 300 میکرومتر طول و 2 میکرومتر ضخامت دارد و در x = 0 ثابت می‌شود. این مدل از تقارن در صفحه zx در y = 0 استفاده می‌کند. این مدل دارای 20 میکرو متر هوای آزاد در بالا و کناره های تیر است، در حالی که شکاف زیر تیر 2 میکرومتر است .
یک نیروی الکترواستاتیک ناشی از اختلاف پتانسیل اعمال شده بین دو الکترود، پرتو را به سمت صفحه زمین شده زیر آن خم می کند. برای محاسبه نیروی الکترواستاتیک، این مثال میدان الکتریکی موجود در هوای اطراف را محاسبه می‌کند. این مدل لایه‌ای از هوا را به ضخامت 20 میکرومتر هم در بالا و هم در کناره‌های تیر در نظر می‌گیرد و فاصله هوا بین پایین تیر و لایه زمین شده در ابتدا 2 میکرومتر است . با خم شدن پرتو، هندسه شکاف هوا به طور مداوم تغییر می کند و در نتیجه میدان الکتریکی بین الکترودها تغییر می کند. فیزیک جفت شده به طور خودکار توسط رابط multiphysics الکترومکانیک مدیریت می شود.
میدان الکترواستاتیک در هوا و در پرتو با معادله پواسون اداره می شود:
که در آن مشتقات با توجه به مختصات مکانی گرفته می شود. مدل عددی پتانسیل الکتریکی و مشتقات آن را بر روی شبکه‌ای که نسبت به قاب فضایی در حال حرکت است نشان می‌دهد. دگرگونی‌های لازم توسط رابط مولتی‌فیزیک الکترومکانیک انجام می‌شود، که شامل معادلات هموارسازی حاکم بر حرکت مش در حوزه هوا است.
کنسول به یک ترمینال ولتاژ با پتانسیل بایاس مشخص، V در . پایین محفظه زمین است، در حالی که تمام مرزهای دیگر عایق الکتریکی هستند. شرط مرزی ترمینال به طور خودکار ظرفیت سیستم را محاسبه می کند.
چگالی نیرویی که بر روی الکترود پرتو تأثیر می گذارد از تانسور تنش ماکسول حاصل می شود:
که در آن E و D به ترتیب بردارهای میدان الکتریکی و جابجایی الکتریکی هستند و n بردار نرمال بیرونی مرز است. این نیرو همیشه در امتداد نرمال مرز جهت گیری می کند.
معادلات ناویر، که بر تغییر شکل یک جامد حاکم است، به راحتی در یک سیستم مختصاتی نوشته می‌شوند که به دنبال آن ماده و تغییر شکل می‌دهد. در این مورد، این مختصات مرجع یا مواد با مختصات مش واقعی یکسان هستند.
نتایج و بحث
بازخورد مثبتی بین نیروهای الکترواستاتیک و تغییر شکل پرتو کنسول وجود دارد. نیروها تیر را خم می کنند و در نتیجه شکاف را به بستر زمین کاهش می دهند. این عمل به نوبه خود باعث افزایش نیروها می شود. در یک ولتاژ معین، نیروهای الکترواستاتیک بر نیروهای تنش غلبه می کنند، سیستم ناپایدار می شود و شکاف فرو می ریزد. این ولتاژ بحرانی ولتاژ کششی نامیده می شود .
در ولتاژهای اعمال شده کمتر از ولتاژ کششی، پرتو در موقعیت تعادلی قرار می گیرد که در آن نیروهای تنش نیروهای الکترواستاتیک را متعادل می کنند. شکل 2 جابجایی تیر و جابجایی متناظر توری اطراف آن را نشان می دهد. شکل 3 پتانسیل الکتریکی و میدان الکتریکی را نشان می دهد که این جابجایی ها را ایجاد می کند. در شکل 4 شکل انحراف کنسول برای هر ولتاژ اعمال شده با رسم جابجایی z سطح زیرین تیر در مرز تقارن نشان داده شده است. انحراف نوک به عنوان تابعی از ولتاژ اعمال شده در شکل 5 نشان داده شده است. توجه داشته باشید که برای ولتاژهای اعمال شده بالاتر از ولتاژ کششی، راه حل همگرا نمی شود زیرا راه حل ثابتی وجود ندارد. اگر ولتاژ اعمال شده 6.2 ولت امتحان شود، این وضعیت رخ می دهد. بنابراین ولتاژ کششی بین 6.1 ولت و 6.2 ولت است. برای مقایسه، محاسبات در Ref. 1 ولتاژ کششی را پیش بینی کنید
که در آن c 1 = 0.07 , c 2 = 1.00 و c 3 = 0.42 . g 0 شکاف اولیه بین تیر و صفحه زمین است. و
اگر تیر نسبت به ضخامت (H) و طول آن ( L ) عرض باریکی (W) داشته باشد، Ê مدول یانگ، E است . در غیر این صورت، E و Ê ، مدول صفحه، با مرتبط هستند
که ν نسبت پواسون است. زیرا محاسبه در Ref. 1 از یک تقریب صفحه موازی برای محاسبه نیروی الکترواستاتیک استفاده می کند و از آنجایی که میدان های حاشیه را تصحیح می کند، این نتایج به طور مستقیم با نتایج شبیه سازی قابل مقایسه نیستند. با این حال توافق هنوز معقول است: تنظیم W = 20 میکرو متر به V PI = 6.07 V منجر می شود.
شکل 2: تغییر مکان z برای تیر و شبکه متحرک به عنوان تابعی از موقعیت. هر عنصر مش به عنوان یک بلوک جداگانه در نیمه پشتی هندسه به تصویر کشیده شده است.
شکل 3: پتانسیل الکتریکی (رنگی) و میدان الکتریکی (فلش) در مقاطع مختلف از طریق تیر.
شکل 4: جابجایی سطح پایینی کنسول که در امتداد مرز تقارن ترسیم شده است، برای مقادیر مختلف ولتاژ اعمال شده.
شکل 5: جابجایی نوک کنسول به عنوان تابعی از ولتاژ V 0 اعمال شده .
شکل 6: ظرفیت دستگاه در مقابل ولتاژ اعمال شده V 0 .
شکل 6 منحنی DC CV پیش بینی شده برای تیر کنسول را نشان می دهد. تا حدودی، این با رفتار یک خازن صفحه موازی ایده آل مطابقت دارد، که ظرفیت آن با کاهش فاصله بین صفحات افزایش می یابد. اما این اثر تمام تغییرات مشاهده شده در ظرفیت خازنی را به حساب نمی آورد. در واقع بیشتر آن به دلیل نرم شدن تدریجی سیستم الکترومکانیکی جفت شده است. این اثر منجر به پاسخ ساختاری بزرگتر برای افزایش ولتاژ معین در بایاس بالاتر می شود، که به نوبه خود به این معنی است که برای حفظ اختلاف ولتاژ بین الکترودها باید بار بیشتری اضافه شود.
ارجاع
1. RK Gupta، طراحی ساختار کششی الکترواستاتیک برای اندازه‌گیری ویژگی‌های مکانیکی درجا سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS) ، Ph.D. پایان نامه، MIT، 1997.
مسیر کتابخانه برنامه: MEMS_Module/Actuators/electrostatically_actuated_cantilever
دستورالعمل مدلسازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Structural Mechanics>Electromagnetics-Structure Interaction>Electromechanics>Electromechanics را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
هندسه 1
از میکرون برای تعریف واحدهای هندسی استفاده کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Geometry 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات هندسه ، بخش Units را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد طول ، میکرومتر را انتخاب کنید . |
دو بلوک برای نشان دادن دامنه های کنسول و هوا به ترتیب ایجاد کنید.
بلوک 1 (blk1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 300 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text عدد 10 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، 2 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، 2 را تایپ کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
بلوک 2 (بلک2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 320 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text عدد 40 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، 24 را تایپ کنید . |
دو بلوک دیگر اضافه کنید تا شکل هندسی را ساده کنید.
بلوک 3 (blk3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 20 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text عدد 40 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، 24 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 300 را تایپ کنید . |
بلوک 4 (بلک4)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width عدد 300 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text عدد 10 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، 24 را تایپ کنید . |
6 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
یک پارامتر برای ولتاژ DC اعمال شده به کنسول اضافه کنید.
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
V0 | 5 [V] | 5 V | تعصب روی کنسول |
فرض بر این است که کنسول به شدت دوپ شده است به طوری که به عنوان یک هادی عمل می کند و در پتانسیل ثابت نگه داشته می شود. بنابراین از ویژگی Linear Elastic Material استفاده می شود.
مکانیک جامدات (جامدات)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Solid Mechanics (solid) کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
الکترواستاتیک (ES)
ویژگی پیش‌فرض Charge Conservation برای استفاده از نوع مواد جامد تنظیم شد. برای نمایش دامنه های غیر جامد (هوا) یک ویژگی دیگر اضافه کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Electrostatics (es) کلیک کنید . |
حفظ شارژ، هوا
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Charge Conservation را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حفظ شارژ ، Charge Conservation، Air را در قسمت نوشتاری Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 1 و 3-5 را انتخاب کنید. |
4 | قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . روی ایجاد انتخاب کلیک کنید .  |
5 | در کادر محاوره ای Create Selection ، در قسمت متن Selection name، Air را تایپ کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
مش متحرک
تغییر شکل دامنه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Moving Mesh روی Deforming Domain 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تغییر شکل دامنه ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، هوا را انتخاب کنید . |
یک انتهای کنسول را ثابت کنید.
مکانیک جامدات (جامدات)
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Solid Mechanics (solid) کلیک کنید .
محدودیت ثابت 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Fixed Constraint را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 4 را انتخاب کنید. |
از آنجایی که فقط نیمی از کنسول در مدل گنجانده شده است، شرط تقارن باید در صفحه میانی جامد اعمال شود. شرط پیش‌فرض میدان الکتریکی ( شارژ صفر ) معادل یک شرط تقارن است، بنابراین فقط شرط مرزی تقارن ساختاری باید اعمال شود.
تقارن 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Symmetry را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 5 را انتخاب کنید. |
مش متحرک
تقارن / غلتک 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Moving Mesh روی Symmetry/Roller 1 کلیک کنید . |
2 | فقط مرزهای 2، 8 و 19 را انتخاب کنید. |
از ویژگی Domain Terminal برای تنظیم ولتاژ کنسول استفاده کنید . توجه: ویژگی Domain Terminal برای یک دامنه رسانا با شکل پیچیده و مرزهای خارجی بسیار مفید خواهد بود – به جای انتخاب تمام مرزها برای تنظیم شرایط مرزی زمین، ترمینال یا Electric Potential، فقط باید دامنه را انتخاب کنیم. برای تعیین ترمینال دامنه با همان جلوه. علاوه بر این، بار محاسباتی کاهش می یابد، زیرا درجات آزادی الکترواستاتیک در ترمینال دامنه نیازی به حل شدن ندارند.
الکترواستاتیک (ES)
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Electrostatics (es) کلیک کنید .
ترمینال 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Terminal را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات ترمینال ، قسمت ترمینال را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع ترمینال ، ولتاژ را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی V 0 ، V0 را تایپ کنید . |
صفحه زمین را در زیر کنسول قرار دهید.
زمین 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Ground را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 3 و 13 را انتخاب کنید. |
مواد را به مدل اضافه کنید.
مواد
مواد 1 (mat1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Materials راست کلیک کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، هوا را انتخاب کنید . |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
گذر نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | 1 | 1 | پایه ای |
مواد 2 (mat2)
1 | روی Materials کلیک راست کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
مدول یانگ | E | 153 [GPa] | پا | مدول یانگ و نسبت پواسون |
نسبت پواسون | نه | 0.23 | 1 | مدول یانگ و نسبت پواسون |
تراکم | rho | 2330 | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
مش 1
نقشه برداری 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Mapped را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1، 4 و 7 را انتخاب کنید. |
توزیع 1
1 | روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط لبه های 1، 2، 4، 5، 8، 12 و 15 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی Number of Elements ، 2 را تایپ کنید . |
توزیع 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط لبه های 7 و 17 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، روی  Build Selected کلیک کنید . |
لبه 1 را کپی کنید
1 | در پنجره Model Builder ، روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Copying Operations>Copy Edge را انتخاب کنید . |
2 | فقط لبه های 12، 15 و 17 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Copy Edge ، قسمت Destination Edges را پیدا کنید . |
4 | برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
5 | فقط Edge 21 را انتخاب کنید. |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
نقشه برداری 2
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Mapped را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 11 را انتخاب کنید. |
توزیع 1
1 | روی Mapped 2 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط لبه های 13 و 19 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، روی  Build Selected کلیک کنید . |
جارو 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Swept کلیک کنید .
Swept کلیک کنید .توزیع 1
1 | روی Swept 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه های 1-4 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 15 را تایپ کنید . |
توزیع 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Swept 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 5 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی Number of elements ، 1 را تایپ کنید . |
5 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
یک Sweep پارامتریک روی ولتاژ اعمال شده تنظیم کنید .
مطالعه 1
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی Step 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، برای گسترش بخش Study Extensions کلیک کنید . |
3 | کادر بررسی جارو کمکی را انتخاب کنید . |
4 |  روی افزودن کلیک کنید . |
5 |  روی Range کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره‌ای Range ، 1 را در قسمت متن شروع تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن Step ، 1 را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن توقف ، 6 را تایپ کنید . |
9 | روی افزودن کلیک کنید . |
با اضافه کردن این نقاط بعد از عبارت محدوده، نقاط 6.05 و 6.1 ولت را به Sweep اضافه کنید. فیلد جدول اکنون باید شامل: range(1,1,6) 6.05 6.1 باشد .
10 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
جابجایی (جامد)
یک مجموعه داده آینه ای برای پس پردازش ایجاد کنید.
آینه سه بعدی 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  More Datasets کلیک کنید و Mirror 3D را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Mirror 3D ، بخش Plane Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Plane ، zx-planes را انتخاب کنید . |
اولین نمودار پیش فرض را برای نشان دادن جابجایی z و تغییر شکل مش مربوطه ویرایش کنید.
جابجایی عمودی (جامد)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Displacement (solid) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، جابجایی عمودی (جامد) را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Mirror 3D 1 را انتخاب کنید . |
جلد 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Vertical displacement (solid) را گسترش دهید ، سپس بر روی Volume 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حجم ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، w را تایپ کنید . |
برش 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Vertical displacement (solid) کلیک راست کرده و Slice را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، spatial.w را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش Inherit Style کلیک کنید . از لیست Plot ، جلد 1 را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار جابجایی عمودی (جامد) ، روی  Plot کلیک کنید . |
دومین طرح پتانسیل پیش فرض را ویرایش کنید.
پتانسیل الکتریکی (ها)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی Electric Potential (es) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Mirror 3D 1 را انتخاب کنید . |
چند برش 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Electric Potential (es) را گسترش دهید ، سپس روی Multislice 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Multislice ، بخش Multiplane Data را پیدا کنید . |
3 | زیربخش x-planes را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، تعداد هواپیماها را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن Planes ، 5 را تایپ کنید . |
5 | زیربخش y-planes را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، تعداد هواپیماها را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید . |
7 | زیربخش z-planes را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، تعداد هواپیماها را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید . |
ساده سازی چند تکه 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Streamline Multislice 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Streamline Multislice ، بخش Multiplane Data را پیدا کنید . |
3 | زیربخش x-planes را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، تعداد هواپیماها را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن Planes ، 5 را تایپ کنید . |
5 | زیربخش y-planes را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، تعداد هواپیماها را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید . |
7 | زیربخش z-planes را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، تعداد هواپیماها را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید . |
9 | بخش Streamline Positioning را پیدا کنید . در قسمت متنی Separating distance ، 0.04 را تایپ کنید . |
10 | در نوار ابزار Electric Potential (es) ، روی  Plot کلیک کنید . |
برای نشان دادن شکل تغییر شکل سطح زیرین کنسول، یک نمودار اضافه کنید.
گروه طرح 1 بعدی 4
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .
Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .نمودار خطی 1
1 | روی 1D Plot Group 4 کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | فقط Edge 6 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Solid Mechanics>Displacement>Displacement field – m>w – Displacement field, Z-component را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
جابجایی در مقابل ولتاژ اعمالی
1 | در پنجره Model Builder ، روی 1D Plot Group 4 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، قسمت Legend را پیدا کنید . |
3 | از لیست موقعیت ، پایین سمت چپ را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن عنوان ، Shape of cantilever displacement را برای ولتاژهای مختلف اعمال شده تایپ کنید . |
6 | در قسمت نوشتار برچسب ، جابجایی در مقابل ولتاژ اعمالی را تایپ کنید . |
7 | در نوار ابزار Displacement vs. Applied Voltage ، روی  Plot کلیک کنید . |
نموداری از جابجایی نوک را در مقابل ولتاژ DC اعمال شده اضافه کنید.
گروه طرح 1 بعدی 5
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .
Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .نمودار نقطه 1
1 | روی 1D Plot Group 5 کلیک راست کرده و Point Graph را انتخاب کنید . |
2 | فقط نقطه 12 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات نمودار نقطه‌ای ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Solid Mechanics>Displacement>Displacement field – m>w – Displacement field, Z-component را انتخاب کنید . |
جابجایی نوک در مقابل ولتاژ اعمالی
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی 1D Plot Group 5 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، جابجایی نوک در مقابل ولتاژ اعمال شده را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | در نوار ابزار Tip Displacement vs. Applied Voltage ، روی  Plot کلیک کنید . |
در نهایت، ظرفیت DC دستگاه در مقابل ولتاژ را رسم کنید.
گروه طرح 1 بعدی 6
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .
Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .جهانی 1
1 | روی 1D Plot Group 6 کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Electrostatics>Terminals>es.C11 – Maxwell capacitance – F را انتخاب کنید . |
عبارت تولید شده به صورت خودکار را برای محاسبه شرط مرزی تقارن تغییر دهید.
3 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
2*es.C11 | fF | ظرفیت |
منحنی CV DC
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی 1D Plot Group 6 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، منحنی DC CV را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | در نوار ابزار منحنی DC CV ، روی  Plot کلیک کنید . |
