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J-GLOBAL ID：202002280971020521   整理番号：20A1198910

圧力センシング応用のための両面電気駆動アーチマイクロビーム【JST・京大機械翻訳】

A double-side electrically-actuated arch microbeam for pressure sensing applications

著者 (3件)： Najar F. (Applied Mechanics and Systems Research Laboratory (LR03ES06), Tunisia Polytechnic School, University of Carthage, B.P. 743, Al Marsa 2078, Tunis, Tunisia) ,  Ghommem M. (Department of Mechanical Engineering, American University of Sharjah, Sharjah 26666, UAE) ,  Abdelkefi A. (Department of Mechanical and Aerospace Engineering, New Mexico State University, Las Cruces, NM, USA)
資料名： International Journal of Mechanical Sciences  (International Journal of Mechanical Sciences)
巻： 178  ページ： Null  発行年： 2020年 
JST資料番号： C0518A  ISSN： 0020-7403  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： オランダ (NLD)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 本研究では,主成分がクランプされた固定された浅いアーチ型マイクロビームである圧力センサを検討した。二つの固定電極を用いて,横方向にマイクロビームを作動させた。より低い電極はマイクロビーム(駆動モード)を励起するためにDCとAC電圧源の組合せにより駆動される。上部電極をDC電圧で分極し,マイクロビーム(センスモード)の横振動から生じる静電容量の変化を検出するために用いた。非線形Euler-Bernoulli梁理論と周囲の流体領域(駆動およびセンスゾーン)を支配する非線形Reynolds方程式を組み合わせた電気的に作動する浅いアーチマイクロビームの完全結合多重物理モデルを定式化した。このモデルは,中間面伸張,スクイーズ膜減衰,およびフリンジ場効果を含む固有の非線形物理的側面を捉える。既存の実験結果に対する非線形周波数応答を定量的に比較することにより,開発したモデルを検証した。異なる初期中点に対するスナップスルーとプルイン不安定性の発生を同定するために静的解析を行った。結合固有値問題を解いて,それらの対応するビームと流体モード形状に沿った減衰固有振動数を計算した。得られた固有振動数は文献で報告されたものと良く一致した。圧力変動に対する固有振動数の高感度は,固定電極からマイクロビームを分離するギャップ距離を減少させ,湾曲マイクロビームの初期中点上昇を低減するときに観測される。また,質量分布におけるわずかな摂動を導入することにより,その動的応答に及ぼす微細構造の対称性の破れの影響を調べた。安定性解析は,新しい周期二重分岐点の発生を明らかにした。興味あることに,この分岐点の位置は周囲の流体媒体の圧力に敏感であることが観察された。このようにして,圧力センサの設計強化のためにこの非線形特徴を利用することを提案した。Copyright 2020 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 固有振動数 ,  周波数応答 ,  横振動 ,  *アーチ ,  固有値問題 ,  動的応答 ,  安定性解析 ,  静電容量 ,  媒質 ,  多重化 ,  圧力変動 ,  定式化 ,  スクイーズ膜 ,  直流電圧
準シソーラス用語： 物理モデル , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (5件)： 圧力センサ ,  浅いアーチビーム ,  スクイーズ膜減衰 ,  低次元化モデル ,  検出機構

分類 (2件)： 構造動力学  (HD02000E) ,  梁,桁  (HD03020H)

タイトルに関連する用語 (6件)： センシング ,  応用 ,  両面 ,  電気駆動 ,  アーチ ,  マイクロビーム