МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” МОДАЛЬНИЙ АНАЛІЗ АКСЕЛЕРОМЕТРА ЄМНІСНОГО ТИПУ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до лабораторної роботи з курсу “Автоматизація проектування мікроелектронних систем” для студентів базового напрямку 6.08.04 “Комп’ютерні науки” Затверджено на засіданні кафедри “Системи автоматизації проектування” Протокол № Львів – 2006 Модальний аналіз акселерометра ємнісного типу: Методичні вказівки до лабораторної роботи з курсу “ Автоматизація проектування мікроелектронних систем ” для студентів базового напрямку 6.08.04 “Комп’ютерні науки”. Укладач Перейма Микола Євгенович Відповідальний за випуск Рецензенти МЕТА РОБОТИ Мета роботи – отримати навики проведення модального аналізу в середовищі Ansys на прикладі акселерометра ємнісного типу. КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ Модальний аналіз – це експериментальний метод дослідження вимушених коливань складних структур. він застосовується для реєстрації, аналізу та оцінки власних частот та кривих коливання, а також оптимізації структури об’єкту, що досліджується. Наприклад, при симуляції частот, що діють на елементи динамометричних платформ, можна визначити власні частоти системи, що досліджується, відносно маси, жорсткості та демпфуючих властивостей. Мета модального аналізу – це створення такої системи вимірювання, щоб під час реєстрації даних в заданому частотному діапазоні не виникало резонансних коливань, котрі можуть негативно вплинути на сигнал, що вимірюється. Інформація про власні частоти і форми коливань потрібні не тільки при вивченні вільних коливань, але і для аналізу резонансних станів, а також стійкості замкнутої системи. В програмному комплексі ANSYS модальний аналіз – це розв’язок задачі вільних, затухаючих чи не затухаючих коливань дискретної системи, що описується рівнянням руху(1):
(1) ВИКОРИСТАННЯ СЕРЕДОВИЩА ANSYS ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ МОДАЛЬНОГО АНАЛІЗУ В розділі представлено методику проведення модального аналізу на основі побудованої на попередній лабораторній роботі твердотільної моделі акселерометра ємнісного типу. 3.1 Налаштування процесу моделювання На даному етапі побудована геометрія моделі. Тепер необхідно задати властивості матеріалу та створити сітку скінченних елементів (ССЕ). Перед визначенням властивостей матеріалу, необхідно задати тип аналізу, щоб обмежити набір доступних параметрів матеріалу до необхідних для структурного аналізу. Для цього необхідно виконати послідовність команд: Main menu -> Preferences -> Structural -> ON (Рис. 1). Потім натисніть кнопку OK, щоб прийняти зміни.
Рис. 1. Налаштування для GUI Filtering вікна 3.1.1 Визначення властивостей матеріалу В моделі використовується лише один тип матеріалу – полікремній, тому необхідно задати його механічні властивості послідовністю команд: Main Menu -> Preprocessor -> Material Props -> Material Models. Відкриється нове вікно, в котрому в секції Material Models Available необхідно ввійти в опцію Structural -> Linear -> Elastic -> Isotropic та двічі клацнути на опції Isotropic (Рис. 2). Відкриється вікно Linear Isotropic Properties for Material number 1, в якому необхідно вказати модуль Юнга EX = 1.5E11 та коефіцієнт Пуассона PRXY = 0.21 (Рис. 3). Для підтвердження введення натисніть кнопку OK. Аналогічним методом задайте густину матеріалу. Виберіть опцію Density (див. на стрілку Рис. 3) і введіть значення 2330. Після введення всіх властивостей вікно необхідно закрити. 3.1.2 Визначення типу елемента ССЕ Тепер необхідно задати відповідний тип елемента ССЕ проекту за допомогою послідовності команд: Main Menu -> Preprocessor -> Element Type -> Add/Edit/Delete. У відкритому вікні Element Types натисніть кнопку Add. З’явиться діалогове вікно з набором доступних елементів (Рис. 4). Ввійдіть в групу Structural, підгру...