1、MEMS CAD硅微加速度计的实体建模及网格化分和加载求解分析硅微加速度计的实体建模及网格化分和加载求解分析一、 实验目的1、学会如何进行实体建模和实体的基本结构分析；2、学会如何将实体网格化并求解；3、学会如何对求解结果后处理并据此优化设计模型。二、 实验器材能够安装ANSYS软件，内存在512MHz以上，硬盘有5G空间的计算机三、 实验说明（一）、基本思路： 1建立模型及网格化 2六阶模态分析 3静力分析 4瞬态分析（二）、问题描述：本实验所研究的硅微加速度计的结构设计参数主要有：质量块200*268*80，梁306*40*30，这些结构设计参数的取值受到的主要限制有：(1)现有硅制造工艺
2、水平；(2)材料的弹性模量1.69e11、泊松比0.3、密度：2.3e3(3)加速度计量程。首先，我们根据设计指标、现有工艺水平及已有文献，赋于这些设计参数初始值，然后再进行校核，不断优化尺寸，最终确定初始值。我们先假设给定框架的尺寸为：1000*1000*80（和质量块的厚度一样厚）进行建模。四、 实验内容及步骤（一）、实体建模1、生成三块长方体 Main Menu Preprocessor Modeling Create Volumes Block By Dimensions输入x1=0，x2=1000 ；y1=0，y2=1000；z1=0，z2=80，单击apply。再输入x1=94，x
3、2=906 ；y1=60，y2=940；z1=0，z2=80单击apply。最后输入x1=400，x2=600 ；y1=346，y2=634；z1=0，z2=80单击ok，结果如图所示：2、挖去最小块和次块之间的部分Main Menu Preprocessor Modeling Operate Booleans Subtract Volumes然后拾取最大的长方体，单击apply，再拾取次大的那块长方体单击ok，如图2所示：图23、生成四根梁Main Menu Preprocessor Modeling Create Volumes Block By Dimensions输入x1=480，x2
4、=520 ；y1=60，y2=366；z1=25，z2=55，单击okMain Menu Preprocessor Modeling Copy Volume拾取上步建立的小长方体,点击Apply, DY输入634，单击ok结果如图所示：重复上面的操作步骤：x1=94，x2=400；y1=480，y2=520；z1=25，z2=55，在copy时，DX输入506，单击ok，如图所示：5、体相加Main Menu Preprocessor Modeling Operate Booleans Add Volumes拾取 All（二）、网格划分1. 定义单元类型Main MenuPreprocesso
5、rElement Type Add/Edit/Delete .选“Structural-Solid”，“10Node 92”单击OK2. 定义材料特性(弹性模量)EX=1.69e11 PRXY=0.3 DNST=2.3e33划分网络Main MenuPreprocessorMesh Tool.将智能网格划分器（ Smart Sizing ）设定为 “on”将滑动码设置为 “6” 确认Mesh Tool的各项为: Volumes, Tet, FreeMESHPick All 关闭 Mesh Tool结果如图所示：（三）、模态分析（六阶）1、施加约束MainMenusolutiondefinelo
6、adsapplystructuraldisplacementon areas.拾取模型四周，然后单击OK. 又出来一个对话框，选择ALL DOF.单击OK。2、指定分析选项 Main Menu Solution Analysis Type New Analysis“Modal”(模态分析)3、分析选型设定Main Menu Solution Analysis Type Analysis Options将弹出模态分析选项对话框，在对话框中指定Mode extraction method (模态提取方法)为Block Lanczos (分块兰索斯法)，并指定No. of modes extract
7、 (提取模态的阶数)为6 ,将Expand mode shapes (模态扩展)设置为“YES”，这样ANSYS程序在进行模态求解的同时将完成模态的扩展不需要再单独进行模态扩展。单击ok按钮，将会弹出Block Lanczos Method (兰索斯法模态分析选项)对话框，在对话框中对模态提取的范围进行定义，一般定义的范围要求将所关心的所有频率都包含在指定的范围之内，这里指定的值为：Start Freq (开始频率)是0，End Frequency (结束频率)是99999999。单击ok按钮，完成对分析选项的设置。 4、 进行求解 Main Menu | Solution | Current
8、 LS 5、列出所有模态results summary(扼要的，简要的)a选取菜单路径Main Menu General Postproc Read Results First Set，选择第一阶模态。 b选取菜单路径Main Menu General Postproc Plot Results ContiurNodal Solu选择DOF 得到一阶模态的位移云图c、选取菜单路径Main Menu General Postproc Read Results Next Set，选择轮盘第二阶模态。 这样重复六次，得到六阶位移云图如下所示：（四）、静态分析由于模态分析已经加约束，所以直接加载荷进行
9、求解就行啦。1、指定分析选项 Main Menu Solution Analysis Type New Analysis“Static”(静态分析)2、载荷步选项设定Main Menu Solution Analysis TypeSonn Contros(正确) Main Menu Solution Load Step OptsTime/FrequenceTime-Time Step弹出一个对话框，在Time at end of load step文本框中输入载荷终止时间为2s，选择阶跃加载（Stepped）3、施加重力加速度载荷移动坐标；preprocessormodelingmove/modifyvolumes(pick all)填写-0.5，-0.506，-0.05将坐标移到中心MainMenusolutiondefineloadsapplystructuralinertiagravityglobal,然后再z方向输入9.8单击ok。4、进行求解Main Menu | Solution | Current LS 不要退出求解器。5、重复2的操作，将终止时间改为3s，施加一个表面载荷为2N，MainMenusolutiondefineloadsApplyStructuralPressureOn Aieas再次进行求解。关闭求解器，处理所得的结果五、 实验心得感受
