تاثیر انحنای میکروتیر و الکترود بر ناپایداری‌های جذب و اسنپ-ترو

وقوع ناپایداری جذب در سیستم‌های میکروالکترومکانیکی، آ نها را به عنوان سیستم‌هایی آسیب‌پذیر از نظر پایداری معرفی می‌کند. میکروتیرهای منحنی یکی از راه حل‌های پیشنهادی برای افزایش محدوده کاری سیستم می‌باشد. این انحنا سبب وقوع اسنپترو خواهد شد که طی آن میکروتیر با یک ارتعاش دامنه بزرگ به حالت پایدار دوم خود منتقل می‌شود. علی‌رغم مزیت‌های این پدیده، گاهی شروع آن به ناپایداری سیستم ختم خواهد شد. به منظور استفاده از مزایای انحنای سازه و دوری جستن از معایب اسنپترو، در پژوهش حاضر عملکرد سازه دارای الکترود منحنی بررسی شده است. در این راستا معادله دیفرانسیل حاکم با فرض تئوری تیر اولربرنولی، به کمک اصل همیلتون و بر اساس تئوری تنشکوپل بهبود یافته به دست آمده است. این معادله با استفاده از روش تجزیه گالرکین به یک معادله دیفرانسیل معمولی غیرخطی تبدیل شده و حل عددی آن توسط نرم‌افزار متلب به دست آمده است. نمودار تغییرات بیشترین خیز میکروتیر در برابر اختلاف پتانسیل رسم شده و مشخصه‌های آغاز ناپایداری هر سیستم محاسبه شده است. نتایج حاصل نشان می­دهد که در نسبت‌های انحنا به گپی که اسنپترو سبب از دست رفتن پایداری میکروتیر منحنی می‌شود، استفاده از الکترود منحنی منجر به پایداری سازه تا موقعیت و ولتاژ بالاتری خواهد شد.

The Effect of Curvature of Microbeam and Electrode on the Snap-Through and Pull- In Instabilities

Due to the pullin instability, the sustainability of microelectromechanical systems is vulnerable. One of the proposed mechanism to improve the stability of these systems is the use of curved microbeams. The curvature causes the snapthrough phenomenon by which the microbeam moves to its second stable position. Despite the advantages of snapthrough, sometimes it leads to unstable conditions. In order to use the merits of curved structure and avoid the snapthrough effect, in the present study, the performance of a structure composed of curved electrode is investigated. By assuming the EulerBernoulli beam theory and based on the modified couple stress theory, the governing equation is obtained by using Hamilton’s principle. This equation is converted to a nonlinear ordinary differential equation by using the reducedorder model based on Galerkin procedure. The numerical solution is formulated and obtained by using the MATLAB software. The performance of the systems composed of curved microbeam and curved electrode are compared with each other, as well as with the systems made of straight elements. The results show that in cases where snapthrough may cause unstable conditions, the use of curved electrode can result in more sustainable behavior in a wider range of position and voltage levels.