隧道式硅微加速度计的设计与仿真.docVIP

隧道式硅微加速度计的设计与仿真 ———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期： 平时上课出勤及表现〔20%〕 实验课出勤/实验结果检查/实验报告/期中测试〔30%〕 课程结业试题 理论/设计/总结报告 〔50%〕 课程最终成绩 上面表格为该课程最终成绩记入方法。 2021/2021学年 第2学期 ?MEMS CAD?课程结业试题 学 院： 班级及学号： 姓 名： 本结业试题包括： 一、理论局部； 二、综合设计实验局部； 三、本课程主要内容总结报告。 理论试题局部 〔40分〕 综合设计实验仿真局部 〔40分〕 课程总结报告 〔20分〕 总分 提交截止时间：2014 拟题教师：谭秋林 E-mail: tanqiulin@nuc.edu.cn 201 一、理论局部 1、按您的理解，请阐述运用ANSYS软件进展分析求解问题的根本步骤和思路。结合本专业，谈谈其在所学专业中的应用。 〔10分〕 2、分别阐述INTELLISUITE和 L-EDIT软件在微电子学专业中的作用和能完成的任务。说明用INTELLISUITE软件分析仿真工程问题时的根本步骤。 〔12分〕 3、请阐述用完全法〔Full〕进展多步载荷下的工程问题的求解根本思路与方法。〔8分〕 4、按您的理解，请预测国内以及欧洲等兴旺国家在未来十年后MEMS CAD技术的开展情况，目前中国与欧洲等兴旺国家存在的差距和需解决的技术瓶颈问题。 〔10分〕 二、综合性设计实验：隧道式硅微加速度计的设计与仿真 图1 加速度计的尺寸构造图 图2 加速度计构造顶视图 题意：图为隧道电流式硅微加速度计的构造尺寸外型图，设计建立模型并求解。 该隧道电流式加速度计的构造设计参数主要有：质量块边长L，质量块厚度h，梁宽w，梁长Ld，梁厚d，打折梁长L0。这些构造设计参数的取值受到的主要限制有： (1)现有硅制造工艺水平； (2)材料的钢度、强度； (3)加速度计量程。 初始尺寸： 〔单位：um〕 质量块：正方形边长a=980、厚度c=90 悬臂梁：梁长L=1050、梁宽w=20、高d=25 打折梁长：L1=50，支撑柱高50(为了方便观测，值取的较大)，底座高150 求解： 1〕建立隧道电流式加速度计模型及进展合理的网格划分； 〔10分〕 2〕对模型加载边界条件全约束和质量块150g的加速度，然后进展ANSYS求解分析，查看构造各局部的受力状况； 〔5分〕 3〕求解六阶模态，并在word文档中保存其前六阶模态云图； 〔5分〕 4〕采用完全法对加速度传感器模型进展瞬态分析。在构造敏感方向上〔Z方向〕加载一个持续时间为25μs的冲击加速度，值为200g。将载荷分为50个子步，画出其隧尖的最大位移曲线。〔10分〕 5〕用INTELLISUITE软件进展简单的工艺设计与仿真。 〔10分〕 三、请您针对本课程主要内容拟写总结报告，报告的第一局部为本课程的主要内容总结，第二局部请您谈谈你对本课程学习的认识与体会，并举例微电子研究中的一些具体应用。 此题要求图片不能太大，该题总页数不能超过10页。 〔20分〕 一、理论局部 1、按您的理解，请阐述运用ANSYS软件进展分析求解问题的根本步骤和思路。结合本专业，谈谈其在所学专业中的应用〔10分〕 答：(A)在具体问题中运用ANSYS进展分析求解： 第一步．首先对问题描述的思考分析，大致确定模型的框架，想清楚如何建立模型，怎么建立模型，确定模型建立的方法，建模方法有自底向上和自顶向下两种； 第二步．在想好模型后，运用适当的方法，建立实体模型，在模型建立前应对具体模型采用适宜的方法，这样有助于在建模过程中减少不必要的时间； 第三步．模型建立后对模型进展网格的化分，建立有限元模型。其中网格划分有自由式网格划分和映射式网格划分两种。对具体模型恰中选取网格划分方法； 第四步．进展对有限元模型行求解分析，首先对模型施加约束与载荷条件，然后求解分析，其中求解分析包括静力学分析，模态分析以及瞬态分析等； 第五步．最后进展后处理，获得求解分析结果，并对其进展观察与分析。 (B) ANSYS在微电子学专业中的应用： 微机电系统(MEMS)是一门新兴的技术，具有非常广阔的应用前