شبیه سازی مکانیکی و بررسی هندسه پوسته نیم کروی ارتعاشی

ژیروسکوپ ارتعاشی نیم کروی از سه بخش اصلی پوسته نیم کروی، الکترودها و مدارهای کنترلی تشکیل شده است که درمیان بخش های مذکور، از پوسته ارتعاشی به عنوان قلب تپنده ساختار یاد می گردد. در این پژوهش، برای مطالعه و بررسی پوسته نیم‌کروی با ساقه توخالی انتخاب شده است. به منظور شبیه سازی مکانیکی، ابتدا معادلات حاکم بر پوسته بررسی و مدل سازی سه بعدی در نرم‌افزار کامسول انجام‌ شده‌است. در خروجی شبیه سازی، حالت های ارتعاشی پوسته، فرکانس های طبیعی، فاکتور کیفیت سیستم و تاثیر هندسه بر فرکانس طبیعی پوسته بررسی شده است. فاکتور کیفیت مربوط به پوسته با ساقه توخالی در حدود دو میلیارد در مد دوم و سوم ارتعاشی می باشد. همچنین با بررسی ارتباط میان پارامترهای هندسه و عملکردی این نتیجه حاصل شد که با افزایش شعاع ساقه و شعاع پوسته، فرکانس ارتعاش کاهش و با افزایش ضخامت پوسته، فرکانس ارتعاش افزایش خواهدیافت.

Mechanical simulation and investigation of Hemisphere Shell Resonator(HSR) geometry

The Hemispherical Resonator Gyroscope(HRG) consists of three main parts of the hemispherical shell, electrodes, and control circuits. In this research, a hemispherical shell with a hollow stem has been investigated. In order to mechanical simulation, first, the equations of the shell are studied and three-dimensional modeling is performed in Comsol Multiphysics software. In the simulation output, the vibrating modes of the shell, natural frequencies, system quality factor, and the effect of geometry on the natural frequency of the shell are investigated. The quality factor is about 2 billion in the second and third vibrating modes. Also, by examining the relationship between geometry and performance parameters, it was concluded that with increasing stem radius and shell radius, the natural frequency decreases, and with increasing shell thickness, the natural frequency will increase.