میکروانبر FGM با تحریک نیروی الکترواستاتیکی تحت تأثیر ممان حرارتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تبریز

2 دانشگاه ارومیه

چکیده

در تحقیقات پیشین رفتار مکانیکی میکروانبرهای ساخته شده از یک ماده‌ همگن، مطالعه شده است. در این مقاله با توجه به خصوصیات مطلوب مواد مدرج تابعی (Functionally graded materials (FGMs))، همانند: مقاومت بالای حرارتی و مقاومت به سایش، رفتار مکانیکی میکروانبر ساخته شده از این نوع مواد، تحت اعمال ولتاژ DC و تغییرات دمایی بررسی شده است. میکروانبر مورد نظر از دو میکروتیر FGM که به صورت متقارن در مقابل هم قرار گرفته‌اند تشکیل شده است. یک سطح میکروتیرهای میکروانبر FGM از فلز خالص تشکیل شده است. سطح دیگر، ترکیبی از فلز و سرامیک است که درصد سرامیک به صورت تابع نمایی در ضخامت میکروتیرها تغییر می‌کند. معادلات غیرخطی حاکم بر رفتار استاتیکی میکروانبر استخراج و به کمک روش‌ خطی‌سازی مرتبه به مرتبه و روش‌گالرکین حل شده است. پاسخ‌ و پایداری سیستم به ازای ولتاژ‌های مختلف بررسی و تأثیر ابعاد هندسی، درصد سرامیک و تابع تغییرات آن در میکروتیرها و تأثیر تغییر درجه حرارت بر رفتار مکانیکی و پایداری سیستم، نشان داده شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Electrostatically Actuated FGM Microgripper under the Effect of Thermal Moment

نویسندگان [English]

  • Mousa Rezaee 1
  • Naser Sharafkhani 2
  • Ataollah Chitsaz Khoei 1
1
2
چکیده [English]

In previous researches, mechanical behavior of a microgripper with homogenous and the same material has been studied. In this paper considering the desired characteristics of FGMs, as a good thermal and wear resistance, the mechanical behavior of FGM microgripper under DC voltage and temperature variations is investigated. It is assumed that the two microbeams of the FGM microgripper are mounted symmetrically against each other and one side of the microbeams is made of a pure metal the other side is a mixture of metal and ceramic, and the percentage of ceramic varies exponentially through the microbeams thickness. The nonlinear equations governing the static deflection of microbeams due to the application of DC voltage and the temperature changes are derived and solved using the step by step linearization method and the Galerkin method. The response and the stability of the system against the variation of DC voltage and temperature are investigated. Also, the effect of geometrical dimensions, ceramic percentage and its variations through the microbeams thickness on the mechanical behavior and the system stability are studied.

کلیدواژه‌ها [English]

  • FGM Microgripper
  • Electrostatic Force
  • Pull-in Voltage
  • Thermal Moment
CAPTCHA Image