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COMSOL Multiphysics® 6.4 Release Highlights

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Neuerungen im MEMS Module

Für Nutzer des MEMS Module bietet COMSOL Multiphysics® Version 6.4 eine automatische Kontaktmodellierung, Symmetrieunterstützung für Terminal und einen neuen Standardplot, der die gespeicherte Gesamtenergie zeigt. Weitere Informationen zu diesen Updates finden Sie unten.

Automatische Kontaktmodellierung mit vielen Objekten

Um Modelle mit einer Vielzahl möglicher Kontaktinteraktionen einfach erstellen zu können, wurde ein neues Feature General Contact eingeführt, das automatisch Kontaktbedingungen zwischen vielen Objekten festlegt.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Contact Model, das entsprechende Einstellungsfenster und ein piezoelektrisches Ventil im Grafikfenster.
Ein piezoelektrisches Ventil in geschlossener Position mit einem Bereich hoher Spannung (rot), der einen Kontakt anzeigt. Die Einstellungen des Knotens Contact Model, einer Unterfunktion des neuen Features General Contact, werden angezeigt.

Symmetrie für Terminal

Das Feature Terminal unterstützt nun einen Flächenmultiplikationsfaktor (verfügbar im Abschnitt Advanced Settings nach Aktivierung der Advanced Physics Options). Dieser berücksichtigt die Symmetrie, indem er die Terminalfläche skaliert, sodass verbundene Schaltungen oder Lasten das gesamte Gerät erkennen, auch wenn nur ein Teil modelliert ist. Beispielsweise sollte ein Faktor von 2 verwendet werden, wenn das Modell die Hälfte des Geräts darstellt. Dieses Update ist für die Interfaces Electrostatics, Electric Currents und Magnetic and Electric Fields verfügbar.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Boundary Terminal, das entsprechende Einstellungsfenster und ein Resonatormodell im Grafikfenster.
Ein Modell, das die Hälfte eines Lamb-Wellen-Resonators darstellt. Der neue Flächenmultiplikationsfaktor wird im Einstellungsfenster des Features Boundary Terminal angezeigt.

Standardplot der Gesamtenergie

Um den Frequenzgang zu visualisieren und die Resonanzspitzen eines elektromechanischen Systems zu identifizieren, steht für Frequenzbereichsstudien mit einer Elektromechanik- oder einer Piezoelektrizitäts-Kopplung ein neuer Standardplot der gespeicherten Gesamtenergie, Wh_tot, zur Verfügung.

Die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zeigt den Model Builder mit dem hervorgehobenen Knoten Global, das entsprechende Einstellungsfenster und einen 1D-Plot im Grafikfenster.
In diesem Modell eines Dünnschicht-BAW-Resonators (Bulk Acoustic Wave) wird bei der Lösung einer Frequenzbereichsstudie ein Diagramm der insgesamt gespeicherten Energie, Wh_tot, erstellt. Das Standarddiagramm erfordert entweder die Kopplung Piezoelectricity oder die Kopplung Electromechanics.

Neue und aktualisierte Tutorial-Modelle

COMSOL Multiphysics® Version 6.4 enthält mehrere neue und aktualisierte Tutorial-Modelle für das MEMS Module.

Birdbath Resonator Gyroscope

Die achsensymmetrische Kuppelform des Resonators ermöglicht die Kopplung zwischen Antriebs- und Messmodus. Dieses Design minimiert Kosten, Gewicht, Größe und Stromverbrauch und bietet gleichzeitig eine höhere Genauigkeit und Stabilität. Dargestellt sind die Verschiebungsfelder mit (links) und ohne (rechts) Coriolis-Anregung, die zeigen, wie Winkelbewegungen eine messbare Verzerrung erzeugen.

Application Library Titel:
birdbath_resonator_gyroscope
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Velocity Calculation for SAW Unit Cell

Dieses Modell berechnet die Geschwindigkeit der akustischen Oberflächenwelle (SAW) und zugehörige Parameter, wie beispielsweise die elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k2 und kp, für verschiedene Einheitszellenkonfigurationen des 128°-YX-geschnittenen LiNbO3-Kristalls. Diese Parameter sind für verschiedene analytische und semi-analytische Methoden zum Design von SAW-Bauelementen nützlich. Die Verschiebung und das elektrische Feld in x-Richtung sind dargestellt.

Application Library Titel:
saw_velocity_calculation
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Uncertainty Quantification Analysis of Piezoelectric Energy Harvester

Acht Ergebnisse, die verschiedene Frequenzwerte zeigen.
Das Uncertainty Quantification Module wird verwendet, um zu untersuchen, wie Unsicherheiten in der Fertigung zu Schwankungen in der Ausgangsleistung eines Energieerzeugers führen. In diesem Tutorial-Modell wird eine Reihe von Unsicherheitsquantifizierungsstudien (UQ) durchgeführt, beginnend mit dem Screening bis hin zur Unsicherheitsfortpflanzung. Hier sind die Ersatzmodelle für acht verschiedene Frequenzwerte dargestellt, die die Ausgangsleistung des Energieerzeugers mit zwei Eingabeparametern in Beziehung setzen.
Application Library Titel:
piezoelectric_energy_harvester_uncertainty_quantification
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SAW Euler Angle Rotation

Dieses Modell veranschaulicht, wie Euler-Winkelrotationen angewendet werden, um die Standard-Materialeigenschaften zu modifizieren, wenn keine schnittspezifischen Daten verfügbar sind. In diesem Beispiel werden drei Konfigurationen des 128°-YX-geschnittenen LiNbO3 verwendet, um Eigenfrequenzen und Eigenmoden zu berechnen. Dargestellt sind die Verschiebung und das Potential (links) sowie die Verschiebung und die piezoelektrische Dehnung (rechts) in x-Richtung.

Application Library Titel:
saw_euler_angle_rotation
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Shape Optimization of Microphone Diaphragm

Dieses Tutorial-Modell veranschaulicht, wie die Studie Shape Optimization zur präzisen Abstimmung der Eigenfrequenz einer MEMS-Mikrofonmembran eingesetzt werden kann. Es werden die Veränderungen der Form der Federaufhängung dargestellt, wenn die Eigenfrequenz von 145 kHz auf 115 kHz gesenkt wird.

Application Library Titel:
microphone_diaphragm_shape_optimization
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