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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張嘉桓
論文名稱:V型彎曲懸樑熱動式微致動器之尺寸動態反應最佳化分析
指導教授:陳榮盛陳榮盛引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:工程科學系
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:V-shape Bent-Beam動態分析振幅與第一自然頻率田口氏品質分析
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摘要
本文係針對V型彎曲懸樑(V-shaped Bent-Beam)熱動式之微致動器在不同的操作電流下,利用ANSYS模擬軟體進行動態分析,以探討微致動器之溫度及動態位移量與彎曲角度之關係。此外,評估微致動器尺寸、角度對懸樑頂端變形量、振動幅度與第一自然頻率的情形,並輔以田口氏品質方法,以提供適合實際應用之各影響因子組合之參考。
研究結果顯示,固定電流且懸樑尺寸固定在兩黏著墊間距800μm,懸樑寬度5μm,懸樑厚度2μm時,單一V型彎曲懸樑角度為0.7度,有最大的振幅與到達平衡位置之最大變形量。其次,在固定電流下,懸樑角度越大,可得較大的自然頻率,故所需到達平衡位置的操作時間越短。在溫度及應變的設計容許範圍內,可適度增加電流至14mA。再者,就V型彎曲懸樑尺寸而言,兩黏著墊間距越長、懸樑寬度越窄或厚度越厚其振幅越大,而其第一自然頻率較小,此外,在固定懸樑斷面積時,懸樑寬度較厚度影響大。最後,在田口氏品質分析下,進行各因子之模擬,並發現無法同時兼具較大的懸樑頂端變形量與較大的第一自然頻率,故須配合實際應用之設計要求以適度組成不同的因子而達最佳化。
目 錄
摘要I
目錄 III
表目錄 VII
圖目錄 IX
符號說明XII
第一章 緒論1
1-1前言1
1-2 研究動機與目的1
1-3文獻回顧2
1-4研究方法3
1-5章節提要3
第二章 理論架構5
2-1 研究主題5
2-1-1時間遲滯現象5
2-1-2阻斷頻率6
2-2結構振動理論7
2-2-1單一自由度線性系統8
2-2-2多自由度線性系統11
2-3 熱彈有限元素分析理論16
2-3-1有限元素分析16
2-4電熱分析理論21
2-4-1電熱方程式22
2-4-2熱傳導理論24
2-4-3三維有限元素分析26
2-5電阻計算及熱變形理論30
2-5-1電阻計算30
2-5-2熱變形30
2-6田口氏品質設計31
2-6-1 SN比31
2-6-2變異數分析34
第三章 微致動器模型建立與動態分析39
3-1模型建立39
3-1-1 V型彎曲懸樑熱動式微致動器39
3-1-2尺寸及材料41
3-1-3基本假設條件42
3-1-4邊界條件與負載42
3-1-5建構Ansys有限元素分析軟體模型43
3-2 分析步驟45
3-3 模型動態模擬分析46
3-3-1自然頻率與模態47
3-3-2不同角度動態模擬分析47
第四章 模型分析與評估60
4-1模型架構之探討60
4-1-1熱傳分析60
4-1-2結構分析61
4-2單一V型彎曲懸樑尺寸探討63
4-2-1兩黏著墊間距分析63
4-2-2懸樑厚度分析64
4-2-3懸樑寬度分析65
4-2-4固定懸樑截面積之幾何形狀分析65
4-2-5 時間遲滯分析66
4-3結果分析67
第五章 最佳化設計83
5-1最佳化分析方法83
5-1-1 目標函數83
5-1-2 選定因子水準84
5-1-3 品質特性85
5-1-4 S/N比與回應圖85
5-2分析結果與評估86
第六章 結論及未來研究方向96
6-1結論96
6-2未來研究方向98
參考文獻
參考文獻
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