Теоретическая механика микросистем
Задачи на виды нагрузок. Статистически-неопределимые задачи с тремя опорами. Расчет на прочность элементов при сборке. Расчёт двухкоординатного зеркала на торсионных подвесах: расчет зеркального элемента, рамы на торсионах, прогиба зеркального элемента.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.03.2014 |
| Размер файла | 2,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНОБРНАУКИ Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Национальный исследовательский университет “МИЭТ”
Курсовая работа по дисциплине
”Техническая механика микросистем”:
Вариант 16
Руководитель: Терёхин И.В.
Выполнил: ст. гр. ЭКТ-34 Окладников М.А.
МОСКВА 2013
Часть 1
Решение задач на виды нагрузок.
расчет задача нагрузка опора
Задача 16.1
Rx - qL = 0
Rx = qL
1)
2)
3)
Задача 16.2
1)
2)
3)
Задача 16.3
1)
2)
3)
Задача 16.4
1)
2)
Задача 16.5
1)
2)
3)
Задача 16.6
1)
2)
Задача 16.7
1)
Задача 16.8
1)
2)
3)
Задача 16.9
1)
2)
3)
Задача 16.10
1)
2)
3)
Эпюра:
Задача 16.11
1)
2)
3)
Эпюра:
Задача 16.12
1)
2)
Эпюра:
Часть 2
Решение статистически-неопределимых задач с 3-мя опорами
Задача 16.13
Убираем одну опору:
1)
2)
3)
Убираем все силы, кроме сил опор, и вводим единичную силу на месте, где была убранная опора.
1)
2)
3)
Перемножение эпюр.
Чтобы перемножить 1-ю эпюру на 2-ю, надо найти площадь 1-ой эпюры и умножить на ординату 2-ой эпюры под центром тяжести первой эпюры.
1 часть эпюры состоит из двух фигур и умножается на 2 часть эпюры Mp состоит из одной фигуры и умножается на :. Составим решение для
Перемножим эпюры друг на друга. Домножим формулу на 2, так как эпюры симметричны:
Часть 3.
Расчёт на прочность элементов ИС при сборке.
Дано:
Решение:
Определим радиус кривизны:
Положение нейтрального слоя определяется расстоянием А до границы раздела по формуле:
Найдём моменты инерции слоёв единичной ширины :
По вычисленному радиусу кривизны расчитаем изгибающий момент, действующий на пластину ( одинаковы и равны ):
Изгибающий момент уравновешивается парой сил
Каждая из этих сил приложена в середина своего слоя:
Распределение напряжений вычислим по толщине элементов сборки:
Напряжение на верхней границе кремния.
Напряжение на нижней границе кремния.
Напряжение на верхней границе кристаллодержателя.
Напряжение на нижней границе кристаллодержателя.
Вывод:
Анализ эпюр напряжений по толщине сборки показывает, что кристаллодержатель испытывает растяжение на границе раздела и сжатие на свободной поверхности, а кристалл кремния наоборот испытывает сжатие на границе раздела и растяжение на свободной поверхности.
Часть 4
Расчёт двухкоординатного зеркала на торсионных подвесах
1.Расчёт зеркального элемента на торсионах.
Соответственно варианту №16 размеры зеркального элемента следующие:
,,,,
,
Основание зеркального элемента - кремний поликристаллический несет металлический (Au) отражающий слой толщиной . Торсионы одноветьевые.
Найдём массу зеркального элемента:
Расчёт длины торсиона проводится из условия поворота зеркала на угол ?= вокруг оси торсиона. Поскольку кремний при нормальной температуре относится к хрупким материалам, разрушение торсионов при нормальной нагрузке произойдёт за счёт действия главных растягивающих напряжений, равных главным касательным напряжениям. С учётом этого длину торсиона определим из допускаемых напряжений на растяжение при коэффициенте запаса прочности n3=2 т.е. , где - предел прочности поликристаллического кремния при растяжении, равный
Момент инерции для торсионов зеркала:
Момент сопротивления сечения торсиона:
Крутящий момент в сечении торсиона:
Длина торсиона зеркала при ?=:
Максимальный изгибающий момент в торсионе зеркального элемента:
Максимальное растягивающее напряжение в заделке торсиона при изгибе для угла закручивания ?=:
где-момент сопротивления торсиона зеркала при изгибе.
Коэффициент допустимой динамической перегрузки составит для угла отклонения ?=:
2.Расчет рамы на торсионах.
Ширину рамы соответственно варианту принимаем d=30мкм. Из рис.1 размеры будут равны: , , . Общий вид рамы приведен на рисунке выше.
Масса рамы:
Расчет длины торсиона рамы проводим из условия поворота рамы на 50 вокруг оси торсиона. Допускаемое напряжение в торсионе .
Момент инерции сечения торсиона:
Момент сопротивления сечения торсиона:
Крутящий момент на торсионе рамы, соответствующий допускаемым напряжениям, равен:
Длина торсиона рамы при ?=:
Максимальный изгибающий момент в торсионах рамы будет равен:
Максимальное растягивающее напряжение в торсионе рамы равно:
где -момент сопротивления торсиона рамы при изгибе.
Коэффициент допустимой динамической перегрузки составит для угла отклонения ?=:
3. Расчёт прогиба зеркального элемента в рабочем диапазоне температур.
Принимаем для двухслойной структуры :
толщины слоёв ,. Моменты инерции определяются как:
формула для расчёта имеет вид:
Подставляя выбранные значения в при , получаем максимальный прогиб в центре зеркального элемента
4 Расчёт резонансной частоты микрозеркала.
Момент инерции зеркального элемента включающего слой Au и Si, определяется суммой
где и - массы слоя металлического покрытия и слоя поликремния.
Суммарный момент инерции зеркального элемента равен:
Резонансная циклическая частота зеркального элемента определяется по формуле:
Момент инерции микрозеркала определяется как:
,где -моменты инерции зеркального элемента и рамы.
Схема рамы (а) и разбиение её на прямоугольники (б) при расчёте момента инерции рамы. Момент инерции мы определим разбиением рамы на прямоугольники:
Общий вид инерции микрозеркала определим как:
Резонансная частота микрозеркала:
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Статистически неопределимые системы, работающие на растяжение и сжатие. Статистически неопределимые задачи на кручение и изгиб. Метод сил, использование свойств симметрии при раскрытии статистической неопределимости. Физика усталости разрушения.
контрольная работа [241,0 K], добавлен 11.10.2013Угловые распределения интенсивностей квантов сформированного пучка в отсутствие рефлектора и с рефлектором, их анализ и оценка. Пики зеркального отражения в энергетических интервалах, перекрывающихся с граничными энергиями зеркального отражения.
статья [353,7 K], добавлен 22.06.2015Расчет на прочность статически определимых систем при растяжении и сжатии. Последовательность решения поставленной задачи. Подбор размера поперечного сечения. Определение потенциальной энергии упругих деформаций. Расчет бруса на прочность и жесткость.
курсовая работа [458,2 K], добавлен 20.02.2009Описание элементов электрической цепи синусоидального тока. Характеристики резистивного элемента. Работа индуктивного элемента. График изменения мощности со временем. Описание емкостного элемента. Анализ графика и выражения для мгновенной мощности.
презентация [449,2 K], добавлен 25.07.2013Определение равнодействующей плоской системы сил. Вычисление координат центра тяжести шасси блока. Расчёт на прочность элемента конструкции: построение эпюр продольных сил, прямоугольного и круглого поперечного сечения, абсолютного удлинения стержня.
курсовая работа [136,0 K], добавлен 05.11.2009Теоретическая механика (статика, кинематика, динамика). Изложение основных законов механического движения и взаимодействия материальных тел. Условия их равновесия, общие геометрические характеристики движения и законы движения тел под действием сил.
курс лекций [162,2 K], добавлен 06.12.2010Условия статического равновесия. Закон распределения внутренних сил. Расчет распределенных и сосредоточенных нагрузок и момента. Площадь поперечного сечения нагруженных участков. Расчет на прочность узла конструкции при ускорении 5g по нормали к оси узла.
курсовая работа [146,5 K], добавлен 04.04.2015Определение реакции опор и построение эпюры моментов, поперечных и продольных сил для статически неопределимой Е-образной рамы с одной скользящей и двумя неподвижными опорами с помощью составления уравнений методом сил, формулы Мора и правила Верещагина.
задача [173,2 K], добавлен 05.12.2010Выбор типа и основных параметров элемента защиты. Расчет схемы замещения элемента сети, основных режимов короткого замыкания. Технические данные турбогенератора. Расчетные данные сопротивлений прямой, обратной, нулевой последовательностей. Выбор защиты.
курсовая работа [840,0 K], добавлен 20.03.2013Основные понятия и определения теоретической механики. Типы и реакции связей. Момент силы относительно точки, ее кинематика и виды движения в зависимости от ускорения. Динамика и колебательное движение материальной точки. Расчет мощности и силы трения.
курс лекций [549,3 K], добавлен 17.04.2013Расчёт нагрузок напряжений. Расчет картограммы нагрузок. Определение центра нагрузок. Компенсация реактивной мощности. Выбор числа и мощности трансформаторов цеховых подстанций. Варианты электроснабжения завода. Расчёт токов короткого замыкания.
дипломная работа [840,8 K], добавлен 08.06.2015Классификация опор, применяемых на линиях электропередачи. Расчет оттяжек, траверсов и стойки на прочность, сварного и болтового соединений. Расчёт нагрузок на опору и механизма ее поднятия: привода редуктора, цилиндрической зубчатой и цепной передач.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 18.03.2013Методическое указание по вопросам расчётов на прочность при различных нагрузках и видах деформации. Определение напряжения при растяжении (сжатии), определение деформации. Расчеты на прочность при изгибе, кручении. Расчетно-графические работы, задачи.
контрольная работа [2,8 M], добавлен 15.03.2010Понятие о механическом состоянии механических объектов. Весомость как характеристика и мера несвободного механического состояния. Понятие механического пространства. Основные законы аксиоматики. Теоретическая космическая и неоптолемеевская механика.
презентация [368,3 K], добавлен 06.02.2010Расчет статически определимой рамы. Перемещение системы в точках методом Мора-Верещагина. Эпюра изгибающих моментов. Подбор поперечного сечения стержня. Внецентренное растяжение. Расчет неопределенной плоской рамы и плоско-пространственного бруса.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 04.12.2012Выбор типа и основных параметров элемента защиты. Расчет удельных параметров прямой последовательности. Расчет основных режимов короткого замыкания. Расчет уставки и проверка чувствительности измерительного органа тока обратной последовательности.
курсовая работа [325,5 K], добавлен 20.03.2013Уравнения теплового баланса для парогенератора при прямоточной схеме генерации пара. Выбор скоростей и расчет трубного пучка. Расчет толщины трубки и геометрии межтрубного пространства. Тепловой расчет и расчет на прочность элементов парогенератора.
контрольная работа [211,0 K], добавлен 04.01.2014Расстановка опор по трассе линии. Построение монтажных кривых для визируемых пролетов. Расчет конструктивных элементов опор на механическую прочность. Выбор и расчет фундаментов, технико-экономических показателей участка воздушной линии электропередачи.
курсовая работа [179,2 K], добавлен 18.04.2012Расчет статически определимого стержня переменного сечения. Определение геометрических характеристик плоских сечений с горизонтальной осью симметрии. Расчет на прочность статически определимой балки при изгибе, валов переменного сечения при кручении.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 25.05.2015Определение угла поворота узла рамы от силовой нагрузки и числа независимых линейных перемещений. Построение единичных и грузовых эпюр изгибающих моментов для основной системы. Автоматизированный расчет рамы и решение системы канонических уравнений.
контрольная работа [2,0 M], добавлен 22.02.2012
