Микроэлектромеханический тепловой актуатор

Тип задачи:
Плоско-параллельная мультифизичная задача электрического поля постоянных токов, теплопередачи и механики.

Геометрия:
Толщина слоя 1 мкм.

Дано:

Приложенное напряжение: V+ = 5 В
Удельное электрическое сопротивление: 23 мкОм*м
Теплопроводность: 150 Вт/(м*K)
Коэффициент линейного теплового удлинения: 2.9*10^-6 1/K
Модуль Юнга: 169 ГПа, коэффициент Пуассона: 0.22.

Задание:
Рассчитать распределение плотности тока и тепловых потерь, температуру, термические деформации и перемещение акутатора.

Решение:
Для расчета распределения плотности тока решается задача "электрического поля постоянных токов". Рассчитанная мощность тепловыделения передается в качестве источника в тепловую задачу для расчета распределения температуры.
Рассчитанное превышение температуры передается в задачу механики в качестве источника для расчета механических термодеформаций.

Результат:

Распределение электрического потенциала по длине

Распределение плотности электрического тока проводимости

Распределение мощности тепловыделения

Распределение температуры

Механическая деформация. Перемещение конца актуатора составляет 17 мкм

^* Marin Hristov Hristov, Tihomir Borisov Takov, Ivelina Nikolaeva Cholakova, Krassimir Hristov Denishev, Vladimir Emilov Grozdanov, Dobromir Georgiev Gaydazhiev, Design and investigation of a thermal actuator, ELECTRONICS 2008, 24-26 September, Sozopol, BULGARIA

View movie Видео:

1. Расчёт распределения тока и потерь

2. Тепловой расчёт

3. Учёт поверхностной конвекции в двумерной постановке

4. Механический расчёт

Смотреть онлайн на Youtube:
1. Расчёт распределения тока и потерь
2. Тепловой расчёт
3. Учёт поверхностной конвекции в двумерной постановке
4. Механический расчёт

Download Скачать файлы задачи