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    利用有限元方法中三維分析壓力傳感器受力特點


    利用有限元方法中三維分析壓力傳感器受力特點:
    三維有限元法中一般選擇四面體立體單元,6個體積相等的四面體單元構(gòu)成一個立方體。這樣不僅給壓力傳感器的硅杯網(wǎng)格劃分帶來方便,而且單元的自由度最少,體積又相等,給計算帶來許多方便。于是把連續(xù)的壓力傳感器彈性體離散成有限個數(shù)的四面體組合體。將壓力傳感器的硅杯進(jìn)行網(wǎng)格化,每一六面體網(wǎng)格中又可包括若干個四面體單元。
    對壓力傳感器來說,一般由硅片用研磨法或腐蝕制成硅杯。硅杯底構(gòu)成彈性膜。膜面上用集成電路工藝制備出力敏電阻器。可見彈性膜與硅杯本身也要發(fā)生彈性形變。倒置的硅杯邊緣卻用某種封裝技術(shù)固接在玻璃或陶瓷底座上。于是二維有限元應(yīng)力計算中把壓力傳感器中的承壓膜看成周邊是固接的,便于實際情況有所差別。因此需要分析整個壓力傳感器硅杯的受力和形變情況。這就要用三維有限元法。
    有限元方法中無論二維還是三維分析,都要把壓力傳感器的硅杯劃分成有限個數(shù)的單元,稱為網(wǎng)絡(luò)離散化。因為每一個結(jié)點都有3個自由度,因此由n個結(jié)點組成的單元,其形變白由度為3n個。二維三角形一單元包含3個結(jié)點,有9個自由度。矩陣單元包含4個結(jié)點,有12個自由度。也可以用單元結(jié)點的撓度及轉(zhuǎn)角來描述單元結(jié)點的位移向量。從自由度角度來看,兩種表示方法并無實質(zhì)區(qū)別??梢妷毫鞲衅鞯墓璞瓎卧薪Y(jié)點數(shù)越多,總自由度越多,單元位移向量的分量越多。當(dāng)然計算越加復(fù)雜。
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