عنوان مقاله :
بررسي اثر تغيير پارامترهاي طراحي در شبيه‌سازي نانوحس‌گر شتاب‌سنج چندگانه پيزوالكتريك خازني-مقاومتي
عنوان به زبان ديگر :
Study on effects of variation of different design parameters in simulation of multifunctional Nano piezoelectric resistive-capacitive accelerometer sensor
پديد آورندگان :
مامندي، احمد دانشگاه آزاد اسلامي واحد پرند - گروه مهندسي مكانيك , اسدي، معصومه دانشگاه آزاد اسلامي واحد پرند - گروه مهندسي مكانيك
كليدواژه :
نرم‌افزار كامسول , خازني-مقاومتي , نانوحس‌گر پيزوالكتريك , نانوحس‌گر شتاب‌سنج
چكيده فارسي :
در اين مقاله، طراحي و شبيه‌سازي نانوحس‌گر شتاب‌سنج تركيبي پيزوالكتريك خازني-مقاومتي با استفاده از نرم‌افزار مالتي‌فيزيك Comsol مورد بررسي قرار گرفته‌است. معادله حاكم بر خيز نانوحس‌گر يكسر درگير با در نظر گرفتن نيروهاي الكترواستاتيك و واندروالس-كازيمير ارائه شده‌است. اثر در نظر گرفتن لايه پيزوالكتريك، پيزومقاومت و صفحه خازني در رفتار خمشي نانوحس‌گر با اعمال ويژگي‌هاي فيزيكي لايه‌ها به كمك واسط‌هاي رياضي در محيط نرم‌افزار شبيه‌سازي شده و سپس تحليل شده‌است. براي چهار مدل شبيه‌سازي شده، نتايج به‌دست آمده از تحليل شامل محاسبه مقدار تغييرات مقاومت /RR∆، تغييرات پتانسيل الكتريكي V/V∆ پچ پيزوالكتريك و تغييرات ظرفيت خازني C/C∆ برحسب شتاب، توزيع تنش فون مايزز به ازاي شتاب‌هاي مختلف و مقايسه بيشينه مقدار تنش با تنش تسليم حس‌گر، توزيع خيز بر اساس شتاب وارد شده به نانوحس‌گر، تحليل خستگي و تعيين شكل مودها و فركانس‌هاي طبيعي نانوحس‌گر براي حصول اطمينان از كاركرد مناسب آن ارائه شده‌اند.
چكيده لاتين :
In this paper, design and mathematical simulation of a multifunctional piezoelectric capacitive-resistive Nano accelerometer sensor has been investigated using Comsol multiphisics finite element software. The governing equation of motion in thetransverse direction for a cantilever Euler-Bernoulli beam is derived considering electrostatic and van der Waals-Casimir forces. The effect of existence of piezoelectric layer, piezoresistive and capacitive patches in the bending behavior of the sensor is considered applying the physical properties of piezopatches and then simulated and solved using mathematical modules of the Comsol software. For four simulated modes of Nano sensors the obtained results are included to the values of ∆R/R,∆V/V and ∆C/C for piezo patches with respect to the variation of applied acceleration of the sensor, stress distribution along the length of the beam and maximum value of von Mises stress to compare with the yield stress of the sensor, deflection of the beam with respect to the variation of applied acceleration of the sensor, fatigue analysis for the sensor and the sensor’s mode shapes and natural frequencies to determine the performance of the sensor.
