Perforált szilícium mikroszűrő mechanikai modellezése (és topológiai optimálása)
Témavezető
Dr. Kovács Ádám
Email
adamo@mm.bme.hu
Típus
BSc MSc
Nyelv
magyar
Bevezető:
A perforált mikroszűrők a mikroelektro-mechanikai rendszerekhez (MEMS) tartoznak, szerepük elsősorban gázok filtrációja. A szűrő funkciót egy perforált membrán látja el, mely mind a szétválasztás, mind a költségek szempontjából hatékonyabb más technológiákkal összehasonlítva. A szűrendő részecskék mérete korlátot szab a perforáció alakjára, ugyanakkor gyártási és szilárdsági szempontokat is figyelembe kell venni a szűrő geometria tervezésekor. Alkalmas mechanikai modellel elemezhető az átszűrt tömegáram és a membrán terhelhetősége, így remény van numerikus szimuláció segítségével az optimális struktúra megalkotására.Feladatok:
1. Végezzen irodalomkutatást a szilícium és ötvözeteinek MEMS alkalmazása, ill. a perforált mikroszűrők kialakítása, és mechanikai jellemzői témakörökben! (BSc, MSc)2. Készítsen egyszerű rúd-, ill. héjmodellt a membrán hajlításából szár mazó feszültségek meghatározására és adjon analitikus becslést a négyzetes, állandó vastagságú perforált membránban kialakuló feszültségeloszlásra homogén nyomás esetén! (BSc, MSc)
3. Készítse el a membrán végeselem modelljét és numerikus szimulációkkal határozza meg a kialakuló feszültségi állapotot különböző perforációk esetén! (BSc, MSc)
4. A numerikus eredmények alapján adjon becslést a kritikus nyomás értékére! (BSc, MSc)
5. A számított eredményeket vesse össze mérési eredményekkel, majd ez alapján pontosítsa a mechanikai modellt! (MSc)
6. A javított modellel végezzen szerkezetdinamikai szimulációt! (MSc)
7. Végezzen topológiai optimálást a lehető legjobb terhelhetőség és tömegáram elérése érdekében! (MSc)
Szilícium-nitrid mikroszűrő struktúra
