Сравнительный анализ различных подходов к расчету собственных частот чувствительных элементов МЭМС-гироскопов
Аннотация
Проведено сравнение различных моделей, использующихся для определения собственных частот чувствительного элемента микромеханических гироскопов на этапе их проектирования. Обсуждается применение математических моделей, рассматривающих чувствительный элемент как дискретную систему, и конечно-элементное моделирование с помощью элементов, учитывающих классическую теорию изгиба Эйлера-Бернулли и теорию Тимошенко. Даны конкретные рекомендации по проведению исследования микромеханических датчиков и определения их собственных частот.
Об авторах
В. М. Панкратов
Институт проблем точной механики и управления РАН
Россия
Россия
М. А. Барулина
Институт проблем точной механики и управления РАН
Россия
Россия
Список литературы
1. Пешехонов В. Г. Современное состояние и перспективы развития гироскопических систем // Гироскопия и навигация. 2011. № 1. С. 3-17.
2. Боронахин А. М., Подгорная Л. Н., Бохман Е. Д., Фили-пеня Н. С., Филатов Ю. В., Шалымов Р. В., Ларионов Д. Ю. Использование микромеханических чувствительных элементов в задачах диагностики рельсового пути // Гироскопия и навигация. 2012. № 1 (76). С. 57-66.
3. Лестев А. М., Попова И. В. Современное состояние и тенденции развития механических миниатюрных гироскопов в России // Гироскопия и навигация. 1997. № 2. С. 17-23.
4. Gabriel M. Rebeiz RF MEMS: Theory, Design, and Technology, 2001. 512 p.
5. Ghodssi R., Lin P. MEMS Materials and Processes Handbook (MEMS Reference Shelf) 2011th Edition. 1188 p.
6. Dussy S., Dun-ant D., Moy T., Perriault N., Celerier B. MEMS gyro for space applications. Overview of European activities // AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit 15-18 August 2005, San Francisco, California.
7. Acar С., Shkel А. MEMS Vibratory Gyroscopes: Structural Approaches to Improve Robustness. Springer Publishing Company, Inc. 2008. 272 p.
8. Choudhary V., Iniewski K. MEMS: Fundamental Technology and Applications (Devices, Circuits, and Systems). CRC Press, 2013.
9. p.
10. Лукьянов Д. П., Распопов В. Я., Филатов Ю. В. Микромеханические навигационные приборы. С.-Петербург: Изд. Санкт-Петербургского гос. электротехнического ун-та "ЛЭТИ", 2008. 203 с.
11. Распопов В. Я. Микромеханические приборы: учеб. пособие. Тула: Изд. Тул. гос. университета, 2002. 392 с.
12. Джашитов В. Э., Панкратов В. М. Датчики, приборы и системы авиакосмического и морского приборостроения в условиях тепловых воздействий / Под общ. ред. акад. РАН В. Г. Пе-шехонова. С.-Петербург: ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", 2005. 404 с.
13. Tickoo Sham ANSYS 11.0 for Designers - CADCIM Technologies. 544 p.
14. Code Aster. [R3.08.01] "Accurate" beam elements (straight and curved). Документация для версии Code Aster 11. URL: http:// code-aster.org/doc/v11/en/index.php?man = R3 (Дата обращения: 20.03.2016).
15. CalculiX CrunchiX USER'S MANUAL version 2.5. Convergent Mechanical. 2003-2015. URL: http://bconverged.com/calculix/ doc/ccx/html/ccx.html Дата обращения: 20.03.2016).
16. OpenFOAM. Free Open Source CFD. The OpenFOAM Foundation. Корпоративный сайт. OpenFOAM Foundation. 2011-2016. URL: http://www.openfoam.org/ (Дата обращения: 20.03.2016).
17. COMSOL Multiphysics. The Platform for Physics-Based Modeling and Simulation. Корпоративный сайт. COMSOL Inc. 2016 URL: https://www.comsol.com/comsol-multiphysics (Дата обращения: 11.07.2016).
18. Octave and Matlab FEM Toolbox. Корпоративный сайт. Precise Simulation Ltd. 2016. URL: http://www.featool.com (Дата обращения: 11.07.2016).
19. Барулина М. А., Панкратов В. М. Моделирование динамических процессов в микромеханических датчиках инерциальной информации и их компонентах с помощью специализированного программного обеспечения // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С. П. Королева. 2015. Т. 14. № 2. С. 223-233.
20. Елисеев В. В. Механика упругих тел. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999. 341 с.
21. Григолюк Э. И., Селезов И. Т. Неклассические теории колебаний стержней, пластин и оболочек // Итоги науки и техники. Сер.: Мех. тверд. деформ. тел. М.: ВИНИТИ, 1973. Т. 5.
22. с.
23. Джашитов В. Э., Панкратов В. М., Барулина М. А. Теоретические основы разработки и создания суперминиатюрного микромеханического многофункционального датчика инерциальной информации // Нано- и микросистемная техника. 2010. № 5 (118). С. 46-54.
24. Барулина М. А. Математическое обеспечение конечно-элементного моделирования микромеханических датчиков инерциальной информации в рамках неклассической теории изгиба // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 11. С. 764-770.
25. Барулина М. А. Построение матрицы масс трехмерного конечного элемента для моделирования динамики микромеханических датчиков инерциальной информации и их узлов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2015. Т. 16, № 5. С. 352-360.
26. Филиппов А. П. Колебания упругих систем. Киев: Изд-во АН УССР, 1956. 322 с.
Рецензия
Для цитирования:
Панкратов В.М., Барулина М.А. Сравнительный анализ различных подходов к расчету собственных частот чувствительных элементов МЭМС-гироскопов. Мехатроника, автоматизация, управление. 2017;18(3):196-202. https://doi.org/10.17587/mau.18.196-205
For citation:
Pankratov V.M., Barulina M.A. A Comparative Analysis of Different Approaches to Determination of the Natural Frequencies of the MEMS Gyros. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2017;18(3):196-202. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.18.196-205
Просмотров: 316
.png)
Послать статью по эл. почте 