Projeto de \"MEMS\" eletrotermomecânicos usando o método de otimização topológica.

• Autor(a) principal: Rubio, Wilfredo Montealegre
• Data de Publicação: 2005
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3132/tde-14092023-091541/
• topic: Finite element method; Método dos elementos finitos; Microelectronic systems; Sistemas microeletrônicos; Topologia (Otimização); Topology (Optimization)

Sistemas microeletromecânicos ou \"MEMS\" em inglês são sistemas mecânicos projetados em escalas micrométricas. Um tipo comum de \"MEMS\" são os \"MEMS\" eletrotermomecânicos, os quais acoplam domínios elétrico, térmico e mecânico para gerar deslocamentos. Nesses \"MEMS\" uma corrente elétrica é convertida em calor pelo efeito de Joule e esse calor gera deformações térmicas, as quais por sua vez causam deformação estrutural. Os \"MEMS\" eletrotermomecânicos são projetados como mecanismos flexíveis; estes mecanismos conseguem sua mobilidade da flexibilidade da sua estrutura ao contrário das estruturas de corpo rígido que obtém sua mobilidade de dobradiças, rolamentos e guias deslizantes. O projeto de \"MEMS\" eletrotermomecânicos não é uma tarefa fácil de realizar usando métodos de tentativa e erro; portanto, neste trabalho o Método de Otimização Topológica (MOT) é aplicado, o qual combina algoritmos de otimização com o Método dos Elementos Finitos para projetar a melhor topologia estrutural, distribuindo o material no interior de um domínio de projeto fixo segundo um critério de custo. Em \"MEMS\" eletrotermomecânicos, este critério de custo consiste de maximizar o deslocamento de saída, com o menor peso, quando um potencial elétrico é aplicado à estrutura. O principal objetivo deste trabalho é projetar \"MEMS\" eletrotermomecânicos utilizando o Método de Otimização topológica. Um modelo de material baseado no tradicional modelo \"SIMP\" é adotado e o algoritmo de otimização é construído usando a Programação Linear Seqüencial (PLS). Uma técnica de filtragem é aplicada para controlar a dependência da malha e o problema das instabilidades de xadrez. Uma forma alternativa é aplicada para controlar o problema das instabilidades de xadrez: o MOT baseado no método da aproximação contínua de distribuição de material - \"CAMD\". Vários exemplos de \"MEMS\" eletrotermomecânicos bidimensionais otimizados são incluídos. ) Além disso, a influência de diversos valores dos parâmetros de otimização na topologia final é discutida.