12747

12747

شبيه‌سازي نرم‌افزاري ميكروكانتيلورهاي پيزوالكتريك در مد دامنه در محيط هاي كاري مختلف

كارشناسي ارشد

مكانيك - ارتعاشات و كنترل

دي 1392

دي 1392

پروفسور محرم حبيب نژاد كورايم

چكيده: در پايان‌نامه‌ي پيش¬رو اولين بار حركت ارتعاشي و حالت سنسوري ميكروسكوپ نيروي اتمي از نوع ميكروكانتيلور پيزوالكتريك در محيط‌هاي هوا و مايع در آرايش‌هاي هندسي مختلف پيزوالكتريك توسط نرم‌افزار المان محدود آباكوس شبيه¬سازي خواهد شد. از آنجا كه فركانس و دامنه تشديد نقش مهمي در كاركرد ميكروسكوپ ها ايفا مي‌كنند، شبيه‌سازي‌هاي نرم‌افزاري صورت گرفته بر مبناي اين دو پارامتر خواهند بود. مدل‌سازي و شبيه‌سازي صورت گرفته در محيط هوا به كمك ضريب كيفيت و در محيط مايع نيز با استفاده از مدل‌سازي واقعي سيال و بر مبناي تحليلات FSI صورت مي‌گيرد. در ابتدا ارتعاشات آزاد در خلأ و هوا براي بدست آوردن سه مد شيپ اولي تحليل مي‌شود و سپس تحليل ارتعاشات در محيط مايع صورت مي‌گيرد و تأثير حالات مختلف نسبت به سطح ديواره و هندسه‌هاي مختلف ميكروكانتيلور پيزوالكتريك بر فركانس تشديد و دامنه ارتعاشات مورد بررسي و تحليل قرار مي‌گيرد. از ايده‌ي تست ضربه و تبديلات فوريه سريع در بدست آوردن پاسخ فركانسي استفاده شده است كه اين امر سبب افزايش دقت و صرفه‌جويي در وقت و هزينه به خصوص در محيط مايع مي‌شود. اين ايده سبب مي‌شود، فركانس تشديد را در ميكروسكوپ هاي نيروي اتمي و انواع سيستم هاي ميكرو الكترومكانيكي كه بسيار مهم هست، با دقت بالا و تنها با استفاده از آباكوس (كه برخلاف موارد قبلي كه معمولاً با نرم‌افزار ديگر كوپل مي شده) پيدا كرد. پيزوالكتريك¬ها با به ارتعاش در آمدن از خود ولتاژ توليد مي‌كنند، اين خاصيت سبب مي‌شود پيزوالكتريك¬ها در اين نوع ميكروسكوپ¬ها علاوه بر ايفا كردن نقش تحريك، خود اندازه¬گير نيز باشند كه به خاصيت اين نوع ميكروكانتيلورها، حالت سنسوري گفته مي‌شود. در نهايت بطور كلي حركت ارتعاشي و سنسوري انواع ساختارهاي ميكروكانتيلور پيزوالكتريك (تك لايه، موازي و تكه‌اي) بررسي و شبيه‌سازي آن‌ها باهم مقايسه مي¬شوند. كلمات كليدي: ميكروكانتيلور پيزوالكتريك، محيط مايع، CFD، AFM، FSI، پاسخ زماني، تحليل ديناميكي، FFT، حالت سنسوري, آباكوس