Влияние направления ортотропии на напряженно-деформированное состояние температурно-возмущенного чувствительного элемента микромеханического акселерометра

Статья подготовлена сотрудниками: д.ф.-м.н Барулина М.А.. Галкина С.А..
на базе: Лаборатория анализа и синтеза динамических систем в прецизионной механике.


Анотация

Представлены результаты исследований влияния направления осей ортотропии материала чувствительного элемента микромеханического акселерометра на его деформированное состояние в условиях присутствия тепловых возмущений. Предложена математическая модель тонкой ортотропной температурно-возмущенной пластины для случая несовпадения координатных осей с направлением ортотропии материала чувствительного элемента датчика. Разработано программное обеспечение для изучения влияния рассогласования координатных осей и направления ортотропии на напряженно-деформированное состояние чувствительного элемента, которое по точности результатов моделирования сопоставимо с программным комплексом ANSYS. С помощью разработанного программного обеспечения проведено компьютерное моделирование, получены зависимости поля перемещений однородно нагретого чувствительного элемента от угла рассогласования координатных осей и направления ортотропии. В результате компьютерного моделирования выявлено наличие рассогласования направления осей ортотропии и координатных осей, приводящих к нарушению симметрии в деформации пластины при равномерном нагреве. В ходе исследований определен нелинейный характер зависимости напряженно-деформированного состояния температурно-возмущенного датчика от угла рассогласования направления осей ортотропии и координатных осей. Показано, что изменение величины максимального прогиба при различных значениях угла рассогласования не превышает 3,2% от номинального. Однако в условиях внешних динамических, тепловых и механических воздействий кумулятивный эффект от изменения величины максимального прогиба может оказать значительное влияние на характеристики микромеханического акселерометра, поэтому представляется целесообразным дальнейшее исследование влияния рассогласования направления осей ортотропии и координатных осей на параметры датчиков инерциальной информации.

Ключевые слова: микромеханический датчик / микромеханический акселерометр / чувствительный элемент / ортотропность / напряженно-деформированное состояние / micromechanical sensor / micromechanical accelerometer / sensitive element / orthotropy / stress-strain state

DOI 10.17586/2226-1494-2018-18-1-147-152

Ссылка на статью

Цитировать эту статью:

Галкина С.А., Барулина М.А. Влияние направления ортотропии на напряженно-деформированное состояние температурно-возмущенного чувствительного элемента микромеханического акселерометра // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 1. С. 147-152.

О журнале Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики