Modelagem numerica de problemas de dominios acoplados para aplicação em microsistemas eletromecanicos / Coupled field problems numerical modeling for microelectromechanical systems

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2005

RESUMO

Microsistemas eletromecânicos geralmente têm seu princípio de funcionamento baseado na interação entre dois ou mais campos físicos. Para seu projeto são necessárias ferramentas de simulação multi-domínios. Este trabalho visa estudar o fenômeno de acoplamento eletromecânico em microsistemas e construir uma ferramenta de simulação numérica para este tipo de problema. São apresentados métodos de análise estática, modal e transiente baseados em modelos de elementos finitos e de ordem reduzida. Na análise estática cada domínio é resolvido separadamente. Foi mostrado um método de transferência das forças eletrostáticas para o domínio mecânico e proposto e testado um esquema de atualização da malha elétrica. Para a análise dinâmica transiente foi implementado um método de Newmark adaptado de forma a considerar os efeitos do acoplamento eletromecânico. Outro método de análise dinâmica apresentado é baseado numa estratégia de perturbação do sistema em equilíbrio em conjunto com a resolução de um problema de autovalor / autovetor. O método de perturbação fornece diretamente as freqüências naturais de vibração do sistema acoplado. A técnica de redução de ordem apresentada é baseada numa projeção de Galerkin da equação diferencial governante utilizando como funções de base os modos empíricos do sistema dinâmico. Um programa computacional para modelagem numérica multi-domínios com solução particionada para o acoplamento eletromecânico foi proposto e implementado. O código computacional, denominado MefLab, onde os métodos numéricos foram programados, usa o paradigma de orientação a objetos e a linguagem C++. Resultados com as diversas metodologias são mostrados e analisados

ASSUNTO(S)

dispositivos eletromecanicos dynamics structural metodo dos elementos finitos finite element method electromechanical devices problemas conjugados (sistemas complexos) dinamica estrutural object oriented programinig (computer science) estatica statics programação orientada a objetos (computação) coupled field problems (complex systems)

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