MEMS Module – Destaques do lançamento do COMSOL 5.2
Novo Aplicativo: MEMS Pressure Sensor Drift Due to Hygroscopic Swelling
Para integração em circuitos microeletrônicos, os dispositivos MEMS são colados à placas de circuito impresso e conectados a outros dispositivos. Então, todo o circuito costuma ser coberto com um composto de moldagem em epóxi (EMC) para proteger os dispositivos e suas interconexões com a placa. Os polímeros de epóxi empregados são sujeitos a absorção de umidade e expansão higroscópica, o que pode levar a delaminação entre o EMC e a placa, ou a comportamentos incorretos dos componentes do MEMS.
O aplicativo MEMS Pressure Sensor Drift simula a variação da deformação medida ao longo do tempo, devido à expansão higroscópica em um sensor de pressão MEMS sujeito a um ambiente úmido. O aplicativo ajuda o projetista a atingir a sensibilidade necessária e minimizar a variação. Isso é feito especificando-se parâmetros geométricos, propriedades do material do composto de moldagem e condições externas.
O aplicativo foi desenvolvido utilizando as interfaces Transport of Diluted Species, Solid Mechanics e Shell do software COMSOL Multiphysics®.
O aplicativo MEMS Pressure Sensor Drift Due to Hygroscopic Swelling, mostrando resultados de uma simulação de estabilidade de sensor de pressão.
Modelos de Material a Partir de Bibliotecas Programadas Externamente
Uma nova maneira de especificar modelos de material definidos pelo usuário foi incluída na versão 5.2 do COMSOL Multiphysics. Agora, é possível acessar funções de material externas, escritas em código C, compiladas em uma biblioteca compartilhada. Escrevendo uma função de interface em código C, pode-se também usar funções de material escritas em outra linguagem de programação. Isso possibilita programar seus próprios modelos de material e distribuir esses modelos como complementos.
Adicione uma External Stress-Strain Relation como o material para alguns domínios.
A biblioteca externa pode definir completamente a relação tensão-deformação, ou retornar apenas uma contribuição de deformação inelástica para os modelos de material disponíveis. Usando apenas uma contribuição de deformação inelástica é, por si só, algo muito poderoso. Isso permite a implementação de materiais semelhantes aos modelos de material predefinidos disponíveis como subnós do nó Linear Elastic Material, como por exemplo a plasticidade e fluência. A relação tensão-deformação completa, por outro lado, corresponde a um nó de material de nível mais alto, como o modelo de material Cam-Clay, e é usado para definir um modelo de material a partir do zero.
Dois novos recursos estão disponíveis na interface Solid Mechanics para acomodar essa nova funcionalidade: o modelo de material External Stress-Strain Relation e o subnó External Strain sob o nó Linear Elastic Material.
As opções definidas pelo usuário existentes nos nós Hyperelastic Material, Plasticity e Creep, por exemplo, fornecem uma maneira conveniente, mas mais limitada, para definir seus próprios modelos de material.
Contato com Pequenos Deslocamentos Relativos
O COMSOL Multiphysics versão 5.2 introduz um método novo e simplificado para calcular as distâncias nos pares de contato. Pode-se usar essa funcionalidade quando houver pouco deslizamento entre as superfícies de contato, como em uma união por interferência, ou quando dois componentes forem aparafusados. Nesse método, o mapeamento entre a fonte e o destino é calculado apenas uma vez, o que leva a uma convergência mais rápida e mais estável. Para usar esse método, configure o método de mapeamento como Initial configuration na janela de configurações do contact pair.
Ajuste Inicial da Folga de Contato
Às vezes, a discretização por elementos finitos dos contornos curvos faz com que a distância inicial entre os dois contornos de um contact pair tenham irregularidades consideráveis. Agora é possível compensar esse problema por meio de um cálculo predefinido da folga inicial. Essa folga inicial pode, então, ser subtraída na análise subsequente, caso seja marcada a caixa de seleção Force zero initial gap, na janela de configurações Contact, da interface Solid Mechanics.
Tensões causadas pela união por interferência entre o tubo de direção e o assento de coroa em um garfo de bicicleta (do novo tutorial Interference Fit Connection in a Mountain Bike Fork).
Entrada de Matriz de Massa Completa no nó Added Mass
O recurso Added Mass foi estendido, de forma a ser possível inserir uma matriz de massa completa.
Inclusão Opcional de Amortecimento Termoelástico
Agora, no acoplamento de multifísico Thermal Expansion, é possível selecionar se a derivada de tempo das tensões deve agir ou não como fonte de calor no problema de transferência de calor. Marcando a nova caixa de seleção Thermoelastic damping, o problema se tornará acoplado em duas vias quando um problema dependente do tempo for solucionado.
Interpretação de Velocidade/Aceleração Prescritas em Análises Estacionárias
Quando o nó Prescribed Velocity, ou Prescribed Acceleration , estiver presente no modelo, pode-se definir como essas condições de contorno devem ser interpretadas em uma análise estacionária. Elas podem ser tratadas como uma constraint (restrição) ou ignored (livre). Isso é especialmente útil em modelos e aplicativos com diversos tipos de análises misturados, incluindo os tipos frequency-domain, time-dependent e stationary.