MEMS中多能量场耦合问题数值方法研究
【摘要】:
本文在松弛法的基础上,使用艾特金(Aitken)加速法使其加速,从而
形成了一种新的数值方法——加速松弛法,用以求解MEMS中多能量场耦
合问题。这种方法使用单一能量场求解器,因而具有很好的通用性。本文给
出了加速松弛法在求解两个和多个能量场耦合问题时的计算方案。最后推导
了静电-力耦合问题的加速松弛法的计算方案,并通过几个算例与松弛法相
比较,结果证明加速松弛法是精确的,并且在大多数时候,尤其当静电-力
强耦合时,加速松弛法比松弛法迭代次数大大减少,程序运行时间也明显缩
短,甚至当松弛法不收敛时,仍能继续计算直到达到“拉入电压”,因而具
有显著的优势。再加上加速松弛法本身所具有的通用性,这样加速松弛法就
成为一种收敛速度快、稳定性较好、并能使用单一能量场求解器求解任意多
个能量场耦合问题的通用算法。
【关键词】:数值方法 加速松弛法 能量场 耦合 静电-力 【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:O242.26;O302
【DOI】:CNKI:CDMD:2.2001.007917
【目录】:
- 第一章 绪论7-18
- 1.1 MEMS概述7-9
- 1.2 MEMSCAD现状9-16
- 1.3 存在的问题16-18
- 第二章 数值方法和计算方案18-27
- 2.1 加速松弛法20-26
- 2.1.1 艾特金加速法20-21
- 2.1.2 艾特金公式应用21-26
- 2.2 动力学耦合问题仿真26-27
- 第三章 静电-力耦合问题仿真27-51
- 3.1 基础知识28-36
- 3.1.1 有限单元法28-31
- 3.1.2 边界单元法31-35
- 3.1.3 静电力35-36
- 3.2 计算方案36-39
- 3.3 单自由度静电-力耦合问题39-44
- 3.3.1 问题描述——平行板静电驱动器39-41
- 3.3.2 平行板静电驱动器的静力学仿真41-44
- 3.4 一维静电-力耦合问题44-48
- 3.4.1 问题描述——悬臂梁-基体系统44-45
- 3.4.2 单元划分45
- 3.4.3 悬臂梁-基体系统静电-力耦合问题静力学仿真45-48
- 3.5 二维静电-力耦合问题48-51
- 3.5.1 问题描述——圆板-基体系统48
- 3.5.2 单元划分48-49
- 3.5.3 变形计算49-51
- 第四章 总结51-54
- 参考文献54-58
- 致谢58
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