Modelado y análisis estructural de MEMS en forma de arco superficial asumiendo perfiles de curvatura inicial multimodal
Autores: Alneamy, Ayman M.; Ouakad, Hassen M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado y análisis estructural de MEMS en forma de arco superficial asumiendo perfiles de curvatura inicial multimodal
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Modelado matemático
Microelectromecánico
Sistema de sensor/actuador
Microviga
Modo localizado
Sensor basado en MEMS
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
La presente investigación se centra en el diseño y modelado matemático de un sistema sensor/actuador basado en un microelectromecánico (MEMS) con modos localizados. Este dispositivo incorpora un microvigote en forma de arco superficial sujeto en ambos extremos con una curvatura inicial diseñada para asemejarse a uno de los dos primeros modos simétricos y asimétricos de oscilaciones libres de un vigote sujeto en ambos extremos. El análisis revela que con un arreglo adecuado de la forma inicial del electrodo flexible del dispositivo y una sintonización adecuada de la máxima elevación inicial y la carga continua de accionamiento, se permite la transición para mostrar cierto comportamiento bistable. Esto podría ser una mejor elección para construir un dispositivo con un gran desplazamiento. Además, los datos generados mostraron la ocurrencia de cambio de modo, indicando un acoplamiento entre los modos simétricos y asimétricos de vibraciones involucrados, y ofreciendo la posibilidad de que dicho dispositivo se utilice como un sensor MEMS basado en modos localizados que utiliza fenómenos de cambio y cruce. De hecho, donde se intercambia cierta energía entre los modos simétricos y asimétricos de un microvigote, puede ser utilizada como base para el desarrollo de una nueva clase de sensores resonantes altamente precisos que pueden capturar, con cierto nivel de precisión, cualquiera de las amplitudes de señal detectadas.
Descripción
La presente investigación se centra en el diseño y modelado matemático de un sistema sensor/actuador basado en un microelectromecánico (MEMS) con modos localizados. Este dispositivo incorpora un microvigote en forma de arco superficial sujeto en ambos extremos con una curvatura inicial diseñada para asemejarse a uno de los dos primeros modos simétricos y asimétricos de oscilaciones libres de un vigote sujeto en ambos extremos. El análisis revela que con un arreglo adecuado de la forma inicial del electrodo flexible del dispositivo y una sintonización adecuada de la máxima elevación inicial y la carga continua de accionamiento, se permite la transición para mostrar cierto comportamiento bistable. Esto podría ser una mejor elección para construir un dispositivo con un gran desplazamiento. Además, los datos generados mostraron la ocurrencia de cambio de modo, indicando un acoplamiento entre los modos simétricos y asimétricos de vibraciones involucrados, y ofreciendo la posibilidad de que dicho dispositivo se utilice como un sensor MEMS basado en modos localizados que utiliza fenómenos de cambio y cruce. De hecho, donde se intercambia cierta energía entre los modos simétricos y asimétricos de un microvigote, puede ser utilizada como base para el desarrollo de una nueva clase de sensores resonantes altamente precisos que pueden capturar, con cierto nivel de precisión, cualquiera de las amplitudes de señal detectadas.