- •Кафедра «Интеллектуальные системы»
- •Лабораторная работа
- •1. Вход в мкэ-пакет ansys
- •2. Создание плоской модели микронагревателя
- •2.1. Ввод ключевых точек, определяющих геометрию микронагревателя
- •2.2. Создание линий по ключевым точкам
- •2.3. Создание поверхности по линиям
- •2.4. Объединение поверхностей
- •2.5. Сохранение созданной модели
- •3. Определение теплофизических свойств материала микронагревателя
- •4. Разбиение на конечные элементы и получение объемной модели акселерометра
- •4.1. Задание типа конечного элемента
- •4.2. Определение толщины пленки микронагревателя
- •4.3. Присвоение заданных свойств элементам модели
- •4.4. Создание конечно-элементного разбиения
- •4.5. Определение системы тепловых единиц
- •4.5. Приложение нагрузок и граничных условий
- •5. Определение характеристик тонкопленочного нагревательного элемента под действием приложенного напряжения
- •5.1. Просмотр распределения температуры
- •5.2. Просмотр распределения плотности тока
- •6. Просмотр и сохранение результатов моделирования
- •7. Задание на лабораторную работу
- •8. Состав отчета и оформление результатов
- •9. Варианты заданий и формы таблиц
8. Состав отчета и оформление результатов
Отчет о работе должен содержать следующие элементы:
Цель работы;
Задание на лабораторную работу;
Изображения тонкопленочного микронагревателя;
Заполненная числовыми значениями и изображениями табл. 3;
Графические зависимости.
9. Варианты заданий и формы таблиц
Таблица 1. Ключевые точки и размеры микросенсора
Контрольные точки1 |
№ варианта |
||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
||
1 |
X Y |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
0 0 |
2 |
X Y |
0 -0.0005 |
0 -0.0004 |
0 -0.0003 |
0 -0.0002 |
0.0003 0 |
0 -0.0003 |
0 -0.0005 |
0 -0.0004 |
0 -0.0003 |
0 -0.0002 |
0.0003 0 |
0 -0.0003 |
3 |
X Y |
0.0002 -0.0008 |
0.0001 -0.0006 |
0.0001 -0.0005 |
0 -0.0008 |
0.0004 -0.0001 |
0.0003 -0.0003 |
0.0002 -0.0008 |
0.0001 -0.0006 |
0.0001 -0.0005 |
0 -0.0008 |
0.0004 -0.0001 |
0.0003 -0.0003 |
4 |
X Y |
0.0002 -0.0014 |
0.0001 -0.0011 |
0.0001 -0.0011 |
0.0006 -0.0008 |
0.0006 -0.0001 |
0.0005 -0.0002 |
0.0002 -0.0014 |
0.0001 -0.0011 |
0.0001 -0.0011 |
0.0006 -0.0008 |
0.0006 -0.0001 |
0.0005 -0.0002 |
5 |
X Y |
0.0006 -0.0014 |
0.0007 -0.0011 |
0.0005 -0.0011 |
0.0006 -0.0002 |
0.0007 0 |
0.0007 -0.0002 |
0.0006 -0.0014 |
0.0007 -0.0011 |
0.0005 -0.0011 |
0.0006 -0.0002 |
0.0007 0 |
0.0007 -0.0002 |
6 |
X Y |
0.0006 -0.0009 |
0.0007 -0.0002 |
0.0005 -0.0002 |
0.0008 -0.0002 |
0.0008 -0.0001 |
0.0008 -0.0003 |
0.0006 -0.0009 |
0.0007 -0.0002 |
0.0005 -0.0002 |
0.0008 -0.0002 |
0.0008 -0.0001 |
0.0008 -0.0003 |
7 |
X Y |
0.0008 -0.0009 |
0.0009 -0.0002 |
0.0007 -0.0002 |
0.0008 -0.0008 |
0.0010 -0.0001 |
0.0009 -0.0003 |
0.0008 -0.0009 |
0.0009 -0.0002 |
0.0007 -0.0002 |
0.0008 -0.0008 |
0.0010 -0.0001 |
0.0009 -0.0003 |
8 |
X Y |
0.0008 -0.0014 |
0.0009 -0.0005 |
0.0007 -0.0006 |
0.0012 -0.0008 |
0.0011 0 |
0.0010 -0.0002 |
0.0008 -0.0014 |
0.0009 -0.0005 |
0.0007 -0.0006 |
0.0012 -0.0008 |
0.0011 0 |
0.0010 -0.0002 |
9 |
X Y |
0.0012 -0.0014 |
0.0008 -0.0007 |
0.0006 -0.0008 |
0.0012 -0.0001 |
0.0012 -0.0001 |
0.0012 -0.0002 |
0.0012 -0.0014 |
0.0008 -0.0007 |
0.0006 -0.0008 |
0.0012 -0.0001 |
0.0012 -0.0001 |
0.0012 -0.0002 |
10 |
X Y |
0.0012 -0.0008 |
0.0008 -0.0011 |
0.0006 -0.0011 |
0.0012 0 |
0.0014 -0.0001 |
0.0014 -0.0003 |
0.0012 -0.0008 |
0.0008 -0.0011 |
0.0006 -0.0011 |
0.0012 0 |
0.0014 -0.0001 |
0.0014 -0.0003 |
11 |
X Y |
0.0014 -0.0005 |
0.0012 -0.0011 |
0.0009 -0.0011 |
0.0011 0 |
0.0015 0 |
0.0017 -0.0003 |
0.0014 -0.0005 |
0.0012 -0.0011 |
0.0009 -0.0011 |
0.0011 0 |
0.0015 0 |
0.0017 -0.0003 |
12 |
X Y |
0.0014 0 |
0.0012 -0.0007 |
0.0009 -0.0008 |
0.0011 -0.0001 |
0.0018 0 |
0.0017 0 |
0.0014 0 |
0.0012 -0.0007 |
0.0009 -0.0008 |
0.0011 -0.0001 |
0.0018 0 |
0.0017 0 |
13 |
X Y |
0.0009 0 |
0.0011 -0.0005 |
0.0008 -0.0006 |
0.0011 -0.0007 |
0.0018 -0.0003 |
0.0014 0 |
0.0009 0 |
0.0011 -0.0005 |
0.0008 -0.0006 |
0.0011 -0.0007 |
0.0018 -0.0003 |
0.0014 0 |
14 |
X Y |
0.0009 -0.0005 |
0.0011 0 |
0.0008 0 |
0.0009 -0.0007 |
0.0015 -0.0003 |
0.0012 -0.0001 |
0.0009 -0.0005 |
0.0011 0 |
0.0008 0 |
0.0009 -0.0007 |
0.0015 -0.0003 |
0.0012 -0.0001 |
15 |
X Y |
0.0011 -0.0008 |
0.0005 0 |
0.0004 0 |
0.0009 0 |
0.0014 -0.0002 |
0.0010 -0.0001 |
0.0011 -0.0008 |
0.0005 0 |
0.0004 0 |
0.0009 0 |
0.0014 -0.0002 |
0.0010 -0.0001 |
16 |
X Y |
0.0011 -0.0013 |
0.0005 -0.0009 |
0.0004 -0.0009 |
0.0004 0 |
0.0012 -0.0002 |
0.0009 0 |
0.0011 -0.0013 |
0.0005 -0.0009 |
0.0004 -0.0009 |
0.0004 0 |
0.0012 -0.0002 |
0.0009 0 |
17 |
X Y |
0.0009 -0.0013 |
0.0003 -0.0009 |
0.0002 -0.0009 |
0.0004 -0.0006 |
0.0011 -0.0003 |
0.0008 0 |
0.0009 -0.0013 |
0.0003 -0.0009 |
0.0002 -0.0009 |
0.0004 -0.0006 |
0.0011 -0.0003 |
0.0008 0 |
18 |
X Y |
0.0009 -0.0008 |
0.0003 -0.0006 |
0.0002 -0.0005 |
0.0002 -0.0006 |
0.0010 -0.0002 |
0.0007 -0.0001 |
0.0009 -0.0008 |
0.0003 -0.0006 |
0.0002 -0.0005 |
0.0002 -0.0006 |
0.0010 -0.0002 |
0.0007 -0.0001 |
19 |
X Y |
0.0005 -0.0008 |
0.0004 -0.0004 |
0.0003 -0.0003 |
0.0002 -0.0002 |
0.0008 -0.0002 |
0.0005 -0.0001 |
0.0005 -0.0008 |
0.0004 -0.0004 |
0.0003 -0.0003 |
0.0002 -0.0002 |
0.0008 -0.0002 |
0.0005 -0.0001 |
20 |
X Y |
0.0005 -0.0013 |
0.0004 0 |
0.0003 0 |
0.0002 0 |
0.0007 -0.0003 |
0.0003 0 |
0.0005 -0.0013 |
0.0004 0 |
0.0003 0 |
0.0002 0 |
0.0007 -0.0003 |
0.0003 0 |
21 |
X Y |
0.0003 -0.0013 |
|
|
|
0.0006 -0.0002 |
|
0.0003 -0.0013 |
|
|
|
0.0006 -0.0002 |
|
22 |
X Y |
0.0003 -0.0008 |
|
|
|
0.0004 -0.0002 |
|
0.0003 -0.0008 |
|
|
|
0.0004 -0.0002 |
|
23 |
X Y |
0.0005 -0.0005 |
|
|
|
0.0003 -0.0003 |
|
0.0005 -0.0005 |
|
|
|
0.0003 -0.0003 |
|
24 |
X Y |
0.0005 0 |
|
|
|
0 -0.0003 |
|
0.0005 0 |
|
|
|
0 -0.0003 |
|
Толщина пленки, м |
0.3e-6 |
0.2e-6 |
0.3e-6 |
0.2e-6 |
0.3e-6 |
0.2e-6 |
0.2e-6 |
0.3e-6 |
0.2e-6 |
0.3e-6 |
0.2e-6 |
0.3e-6 |
|
Таблица 2. Теплофизические свойства тонкопленочной платины
Величина |
Размерность |
Численное значение |
Модуль Юнга |
Е,Н/м2 |
170Е9 |
Коэффициент Пуассона |
ν |
0.39 |
Плотность |
ρ, кг/м3 |
21450 |
Теплопроводность, |
Вт/м*К |
69,1 |
Теплоемкость, |
Дж/кг*К |
134 |
Удельное сопротивление |
Ом*м2 |
10,6Е-4 |
Таблица 3. Зависимость величин максимальной температуры и плотности тока от приложенного напряжения
Искомый параметр |
Прикладываемое напряжение, В |
||||
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2 |
2,5 |
|
Температура, С |
|
|
|
|
|
Изображение |
|
|
|
|
|
Плотность тока, А/м2 |
|
|
|
|
|
Изображение |
|
|
|
|
|
1 Поле координаты Z остается пустым, что автоматически присваивает ей значение 0.