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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林益民
研究生(外文):Lin, Yih Min
論文名稱:微流體系統中熱挫屈微致動結構之分析
論文名稱(外文):The analysis of micro thermal buckling actuator in the micro fluidic system
指導教授:翁政義翁政義引用關係
指導教授(外文):Cheng I Weng
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1998
畢業學年度:86
語文別:中文
論文頁數:87
中文關鍵詞:微機電系統微流體系統微致動器微閥熱挫屈暫態行為
外文關鍵詞:MEMSmicro fluidic systemmicro actuatormicro valvethermal bucklingtransitional behavior
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微機電系統是目前科技界公認為最具未來發展潛力及前瞻性的研究領域;
利用微製造技術製作之微流體元件,除了能精密控制微量流體外還具有反
應快速,體積小。由於其製造技術的特性易於整合不同感應器、致動器及
控制電路於同一晶片上等特點,因此能在微小的單位體積內提供系統化、
多功能化甚至智慧型化之微流體系統模組,方可~+:h組合微流體元件以達
到精確控制較大流量的功能。而在微流體系統中,微致動器更是重要的一
環,微驅動技術是近年來先端技術發展的主流。至於熱致動方式反應時間
較慢,但隨元件的縮小,反應時間變快,通常可達幾十赫茲至幾百赫茲,
隨元件縮小化的程度而定。另外熱致動方式製作較容易,而且其製程與
CMOS製程接近,較易與電路整合積體化等優點,因此廣範的被應用。本文
將以熱挫屈致動微閥上的致動結構為主題,探討微閥中之熱挫屈致動結構
的致動行為表現,而微閥的作動目的,就是要使流體的流量大或比例控制
其流量,及致動頻率快,因此本文考慮此致動結構在加熱開啟過程的行為
表現,分別就致動結構的幾何尺寸大小,及不同的邊界條件下,對致動行
為的影響,設計一性能較佳之微閥,同時也對其受熱挫屈變形時結構內的
應力分佈做分析,以預防微閥之疲勞破壞。並且對其在不同邊界條件下分
別達到各施加熱負荷時的位移和時間做比較,以達成微閥的最終目的,適
當的控制其變形量及頻率及觀察微閥的動態行為。本文所採用的分析方法
是薄板的熱挫屈理論,引用挫屈後大變形原理來分析;而在數值方法上,
乃採用有限單元法來做運算處理,對整個結構的致動行為做番描述及探討
,以利設計一個性能佳的微閥。 由此研究可以發現,不同的邊界限制
條件及熱負荷對微閥的影響,及結構幾何尺寸對其微閥致動行為的關係,
結構內部應力分佈情形,並對其暫態行為有更進一步的了解。
The micro fluidic parts which use micro fabricated technique,
not only control the fluid accurately, but also respond rapidly,
and their volume are tiny. We will take the actuator structure
on the thermally buckling valve as the subject here, to discuss
the behavior of the valve. We consider the behavior of the
actuator during the switch up process here, discuss the effect
of the actuation due to the geometric dimension and different
boundary conditions of the actuator, to design a perfect micro
valve ;analyze the stress distribution in the buckled structure
to prevent it from fatigue, and its transient state at the same
time, to control its displacement and frequency appropriately.
The numerical method that we describe and discuss the driven
behavior of the structure is finite element analysis method.
From this study, we can find that different boundary condition,
thermal load and geometric dimension of the structure will
affect its actuated behavior more. We also get the knowledge
about its stress distribution in the structure and its
transitional behavior. With them, we may design the perfect
micro thermal buckling valve.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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