عنوان پایان‌نامه
مدلسازی ژیرسکوپ های ارتعاشی MEMS واثرات پارامتر های مختلف در کارایی آنها
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 36154;کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1272
- تاریخ دفاع
- ۰۴ آذر ۱۳۸۶
- استاد راهنما
- منصور نیکخواه بهرامی
- دانشجو
- مسعود محمدی
- چکیده
- میکروژیروسکوپها در دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند و به سرعت جایگزین ژیروسکوپهای کلاسیک می گردند. از آنجایی که در ابعاد کوچک پارامترهای متفاوتی بر کارایی میکروژیروسکوپها تاثیر دارند، بنابراین مدلسازی دقیق با در نظر گرفتن این پارامترها ضروری به نظر می رسد.در این پروژه یکی از انواع متداول آنها یعنی تیونیگ فورک (Tuning Fork) مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از اصل همیلتون معادلات حاکم و شرایط مرزی به دست می آیند. ژیروسکوپهای اشاره شده از دو قسمت جرم متمرکز و تیرهایی که خاصیت ارتجاعی ایجاد می کنند، تشکیل شده است. در مدلسازی تیر، تیر اویلر برنولی با فرض خمش در دو جهت و پیچش موجب شده است که معادلات حرکت غیر خطی و بسیار پیچیده باشند. اثرات انرژی پیچشی در جمله انرژی پتانسیل و اثرات جرم تیر در انرژی سینتیک صرفنظر شده است. با این فرضیات معادلات حرکت به صورت معادلات دیفرانسیل معمولی غیرخطی با شرایط مرزی غیرخطی به دست آمده اند. از حل این معادلات، ضرایب فنریت غیرخطی تیر و اثرات کوپلینگ تعیین شده اند. نتایج فوق با نتایج حاصل از روش المان محدود مقایسه گردید و صحت آنها تایید گردید. نهایتا با استفاده از این ضرایب، پاسخ ژیروسکوپ به دست آمده است.
- Abstract
- In recent years, microgyroscopes have been widely investigated and classical gyroscopes are being replaced with them. In small dimensions different parameters affect the performance of the microgyroscopes. Therefore, the exact modeling of these systems considering these parameters is crucially essential. In this study one of the most used microgyroscopes, Tuning Fork, is investigated. Governing equations and boundary conditions are derived by Hamiltonian principle. The above mentioned gyroscope consists of two parts; a proof mass and suspension beams. In beam modeling, Euler- Bernoulli beam with assumption of bending in two directions, extension, and torsion, has made the equations of motion nonlinear and very complicated. The effects of torsional energy and beam mass are neglected in potential and kinetic energy terms. With these assumptions, equations of motion became nonlinear ordinary differential equations with nonlinear boundary conditions. From the solution of these equations, nonlinear stiffness coefficients and coupling effects are determined. The obtained results are compared with finite element method, and their accuracy is verified. Finally, the dynamic behavior of the gyroscope is assessed.
