COMSOL MEMS Module 4.3b

Expansión térmica para dispositivos piezoeléctricos

Ahora está disponible la expansión térmica en la interfaz de usuario de dispositivos piezoeléctricos. La temperatura utilizada puede ser una temperatura constante dada o expresión o la variable de campo de temperatura para una simulación de transferencia de calor completa.

Termoelasticidad
El módulo de MEMS viene con una nueva interfaz de usuario de termoelasticidad para amortiguación termoelástica de dispositivos MEMS resonantes. Cuando una barra elásticas es extendida reversible y adiabáticamente, la termodinámica nos dirá que su temperatura cae. La teoría de la termoelasticidad describe este fenómeno, junto con los procesos irreversibles que ocurren en una barra vibrante. Cuando una estructura vibra en un modo otanto con compresión como con expansión local siempre existen algunas pérdidas asociadas con la conducción de calor irreversible entre las áreas de expansión que enfrían y las áreas de contracción que calientan. Estas pérdidas resultan en un amortiguamiento termoelástico, que es tratado por esta nueva interfaz de usuario.

Actualizaciones en el flujo de película fina
La interfaz de usuario de flujo de película fina y su funcionalidad subyacente han sido revisados. Las interfaces de usuario se han mejorado con una terminología más fácil de comprender. Se ha añadido una nueva condición de contorno de Ecuación de Reynolds para Mecánica Sólida, y hay disponibles dos nuevos modelos comparativos.

Piezoresistividad
El módulo MEMS tiene tres nuevas interfaces de usuario para simulaciones de piezoresistividad correspondientes a los casos de análisis: Conchas, dominios piezorresistivos o con corrientes de contorno. Estas nuevas interfaces de usuario están acompañadas por una librería de materiales piezorresistivos para cristales simples y silicios dopados p- y n- policristalinos.

Cálculo de parámetros S para piezoeléctricos y electromecánica
La condición de contorno de terminal ahora soporta una condición de impedancia de terminación, además de las existentes condiciones de Corriente, Tensión y Circuito. Esta funcionalidad está disponible para las interfaces de usuario Eléctrica, Dispositivos Piezoeléctricos y Electromecánica. Los terminales definirán automáticamente una variable matriz de parámetros S que puede ser evaluada utilizando la nueva herramienta "Global Matrix Evaluation" o exportándola con el "Touchstone Export". Las matrices de parámetros agrupados ahora pueden ser convertidas automáticamente, por ejemplo, de admitancia, Y, a impedancia, Z. Especificando una impedancia característica también es posible calcular la matriz de parámetros S directamente desde Z e Y, o viceversa. Para un barrido de terminal y un barrido de frecuencia en el mismo estudio, se crean automáticamente gráficos de los parámetros agrupados o de los parámetros S como funciones de la frecuencia.

Nuevo modelo de material dieléctrico elástico lineal, visualizaciones de coordenadas, y más
La interfaz electromecánica ha sido mejorada y actualizada de varias maneras incluyendo nuevos diseños de modelos de materiales elásticos lineales y dieléctricos elásticos lineales. El nuevo material elástico lineal se puede utilizar para simulaciones más eficientes cuando no se requiere la solución del potencial eléctrico dentro de un sólido. Esto facilita el control de los dominios que tienen definiciones físicas elásticas y eléctricas activas.

Las nuevas visualizaciones de coordenadas facilitan la visualización de orientaciones de materiales diferentes en pilas de materiales piezoeléctricos.

Una nueva y rediseñada condición de contorno periódica para mecánica de solidos y aplicaciones piezoeléctricas permite simetrías cíclicas dinámicas y periodicidad Floquet. Además, se ha añadido una opción para prescribir las condiciones periódicas en el vector de desplazamiento completo, y es la nueva opción por defecto.

Interfaz multifísico de electromecánica
Una nueva interfaz multifísica electromagnética combina mecánica de sólidos y electrostática con una malla móvil para modelar la deformación de estructuras actuadas electrostáticamente. Entre las aplicaciones se incluye cálculos de resonadores polarizados con análisis modal y de respuesta frecuencial así como cálculos de tensiones de pull-in.

Están disponibles varios nuevos tutoriales electromecánicos: se trata de un conjunto de modelos 2D y 3D de resonadores polarizados que muestran cómo modelar un análisis estacionario, la respuesta frecuencial, los modos normales, la tensión de pull-in y la respuesta transitoria. Las versiones 3D de este conjunto de modelos está disponible desde la actualización de la librería de modelos.

Amortiguamiento de capa fina
La interfaz de usuario de amortiguamiento de capa fina se ha simplificado mucho. Ahora se puede añadir amortiguamiento de capa fina a un contorno directamente en la interfaz de mecánica de sólidos. En un subnodo de propiedades del Fluido-Película se pueden definir las propiedades del fluido, las del gas, y los efecto de enrarecimiento. En un subnodo de Borde se puede definir la condición de contorno: una presión o un flujo de borde. La interfaz de coraza de amortiguamiento de película todavía existe para el acoplamiento de amortiguamiento de película y mecánica de sólidos en la misma manera que en versiones previas utilizando el acoplamiento multifísico.

• Soporte general para amortiguamiento y pérdidas en piezo (amortiguamiento estructural más pérdidas de dieléctrico y acoplamiento.
• Endurecimiento de tensión y grandes deformaciones en aplicaciones piezo.
• Soporte para circuitos SPICE
• Importación ECAD (ver AC/DC Module)
• Estabilización de la ecuación de superficies de nivel para mejoras en el modelado de flujo multifase.
• Modo de aplicación de campo de fase para modelado de flujo multifase utilizando el método de campo de fase.
• Todas las nuevas características introducidas también en el módulo Structural Mechanics Module.

• Modo de aplicación piezoeléctrico mejorado que es compatible con los modos de aplicación para electrostática y corrientes eléctricas y donde se puede cambiar el modelo del material estructural (piezo/isótropo/anisótropo/off) y la parte eléctrica (on/off)
• Base de datos de propiedades de materiales piezoeléctricos
• Modo de aplicación de convección y difusión
• Mejoras en la usabilidad del contacto (elección automática de factores de penalidad)
• Exportación desde COMSOL Reaction Engineering Lab
• Modo de aplicación de amortiguamiento de película extendido con condición de contorno de amortiguamiento deslizamiento-película
• Mejora y reorganización de condiciones de contorno para modelado fluido-flujo
• Método de mínimos cuadrados Galerkin (GLS) mejorado para difusión aerodinámica
• Nuevos modelos:
  • Efectos piezoresistivos en un dispositivo incorporado en un botón elevador
  • Operación de un giróscopo influenciado por amortiguamiento deslizamiento-pelicular
  • Influencia sobre la frecuencia de resonancia de un gase adsorbido en un sensor SAW utilizando el nuevo modo de aplicación Tensión Plana Piezo
  • Microrreactor con configuración de mecanismo de reacción utilizando la nueva característica de importación de Reaction Engineering Lab

• Nueva interfaz para flujo de dos fases
• Interfaces predefinidas (modos de aplicación) para funciones de nivel y flujo de dos fases utilizando "level sets", incluyendo condiciones de contorno especiales para paredes humedecidas (adherencia de pared) e interfaz de fluido inicial.
• Mejora de rendimiento del contacto con simetría axial y general
• Nuevo modelo de llenado de capilar: el modelo simula el llenado de un canal estrecho debido a tensión superficial y adherencia de paredes. El modelo utiliza el nuevo modo de aplicación "Level Set Two-Phase Flow, que incluye la condición de contorno predefinida para paredes humedecidas (adherencia de pared)
• Nuevo modelo de inyector de tinta -Inkjet: Este modelo ahora utiliza el nuevo modo de aplicación "Level Set Two-Phase Flow".
• Otros modelos incluidos: Expansión térmica - Electrocinética CA 2D - Comb Drive - Mezclador de láminas

• Amortiguamiento mejorado
  • Amortiguamiento de factor de pérdidas
  • Amortiguamiento viscoso equivalente (para modelos piezoeléctricos)
  • Análisis de frecuencias propias amortiguadas; factor de decaimiento y factor de calidad
• Acoplamientos multifísicos preparados
  • Flujo electroosmótico
  • Amortiguamento de capa fina
  • Interacción fluido-estructura
• Restricciones fáciles de usar
• Análisis de frecuencias propias amortiguadas
• Nuevos modelos

• En la v. 3.2b se introducen nuevos acoplamientos predefinidos para flujo con transporte de especies.
• Modo de aplicación de flujo laminar general para aplicaciones microfluídicas con flujo de Stokes y condiciones de contorno especializadas para flujo laminar completamente desarrollado y velocidad electrocinética.
• Seis modelos actualizados.

• Interfaces de modelado dedicadas para:
  • análisis de sólidos, tensión plana, esfuerzo plano y simetría axial
  • efectos piezoeléctricos
  • flujo electrocinético
  • electrostática y medios conductivos CC
• Casi dos docenas de entradas en la Librería de Modelos, entre ellos análisis de un microactuador comb drive activado electrostáticamente, interacciones fluido-estructura con contornos móviles, y análisis de un microespejo pretensado