Year 2012, Volume 15 , Issue 1, Pages 15 - 22 2012-08-17

Modeling and Simulation with Finite Element Analysis of Ferroelectric MEMS gyroscopes
Ferroelektrik Mems Jiroskopun Sonlu Elemanlar Analizi İle Modellenmesi Ve

Zafer ÖZER [1] , Faruk KARADAĞ [2] , Muharrem KARAASLAN [3] , Saban YILMAZ [4]


ABSTRACT: This paper presents the design, modeling and analysis of ferroelectric material based MEMs with finite element method. Microelectromechanical systems (MEMS) (also written as micro-electro-mechanical, MicroElectroMechanical or microelectronic and microelectromechanical systems) is the technology of very small mechanical devices driven by electricity. MEMS structures can be driven by thermal, electrostatic, magnetic, optical and pneumatic drivers. Detection process is usually is made via optical and electronic signals. In this study, modal and harmonic analysis of MEMS gyroscopes composed of ferroelectric materials is realized by Finite Element Analysis, and then their results are compared. Finite element analysis of solid gyroscopes made up of PZT-5J and PZT-5H materials were modeled and simulated. Modal and harmonic analysis were performed for two different models. As a result of the analysis, model 2 of solid gyroscopes made up ​​of PZT-5H more sensitive than the angular velocities were observed.

Bu çalışmada sonlu elamanlar analizi (metodu kullanılarak) ile ferroelektrik (PZT) malzemeden yapılmış mikro-elektromekanik sistemlerin (MEMS) tasarımı, modellenmesi ve analizi yapılmıştır. Mikroelektro-mekanik sistemler (MEMS) günümüzde var olan mekanik ve elektrik sistemlerin entegre ve minyatürize versiyonları olup mikron boyutlarında olan sistemlerdir. MEMS yapıları termal, elektrostatik, manyetik, pnömatik ve optik olarak tahrik edilebilir. Algılama işlemi ise genellikle optik ve elektronik sinyaller vasıtası ile yapılır. Bu çalışmada, Sonlu Elemanlar Analizi ( metodu kullanılarak) ferroelektrik malzemelerden yapılan MEMS jiroskopun, modal ve harmonik analizleri yapılarak sonuçları karşılaştırılmıştır. Sonlu elemanlar analizi ile PZT-5J ve PZT-5H malzemelerinden yapılan solid jiroskopun modellenmesi ve simulasyonu yapılmıştır. İki farklı modelin modal ve harmonik analizleri yapılmıştır (incelenmiştir). Yapılan analiz sonucunda PZT-5H den yapılan model 2 deki solid jiroskopun açısal hızlara karşı daha hassas ölçüm yaptığı gözlemlenmiştir
  • [1]. Burg A. Mems Gyroscopes And Their Applications
  • [2]. Katz A. Residential Piezoelectric Energy Sources
  • [3]. Li D.H., Zheng X.J., Wu B., Zhou Y.C. Fracture analysis of a surface through-thickness crack in PZT thin film under a continuous laser irradiation. Engineering Fracture Mechanics 76 (2009) 525–532
  • [4]. Lu Y., Zhang W., Wu X. Design and analysis of novel solid biaxial micro-gyroscope with special mode excitation
  • [5]. Maenaka K, Kohara H (2006) Novel Solid MicroGyroscope. In: Proceedings of micro electro mechanical systems workshop (MEMS 2006, Istanbul, Turkey January 2006), pp 634–637
  • [6]. Malgaca L., KARAGÜLLE H. Piezoelektrik Kumanda Elemanı ve Algılayıcı İçeren Esnek Bir Kirişin Aktif Titreşim Kontrolünün Simülasyonu
  • [7]. http://ansys.net/tips/Week13_TNT_Conversion_of_ Piezoelectric_Material_Data.pdf
  • [8]. www.efunda .com
  • [9]. http://tr.wikipedia.org/wiki/Mikro_elektro-mekanik_ sistemler 17.01.2012
Primary Language en
Journal Section Research Articles
Authors

Author: Zafer ÖZER

Author: Faruk KARADAĞ

Author: Muharrem KARAASLAN

Author: Saban YILMAZ

Dates

Application Date : February 22, 2012
Acceptance Date : April 4, 2020
Publication Date : August 17, 2012

Bibtex @ { ksujes205313, journal = {Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi}, issn = {}, eissn = {1309-1751}, address = {}, publisher = {Kahramanmaras Sutcu Imam University}, year = {2012}, volume = {15}, pages = {15 - 22}, doi = {10.17780/ksujes.64554}, title = {Modeling and Simulation with Finite Element Analysis of Ferroelectric MEMS gyroscopes}, key = {cite}, author = {ÖZER, Zafer and KARADAĞ, Faruk and KARAASLAN, Muharrem and YILMAZ, Saban} }
APA ÖZER, Z , KARADAĞ, F , KARAASLAN, M , YILMAZ, S . (2012). Modeling and Simulation with Finite Element Analysis of Ferroelectric MEMS gyroscopes. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi , 15 (1) , 15-22 . Retrieved from http://jes.ksu.edu.tr/en/issue/19360/205313
MLA ÖZER, Z , KARADAĞ, F , KARAASLAN, M , YILMAZ, S . "Modeling and Simulation with Finite Element Analysis of Ferroelectric MEMS gyroscopes". Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 15 (2012 ): 15-22 <http://jes.ksu.edu.tr/en/issue/19360/205313>
Chicago ÖZER, Z , KARADAĞ, F , KARAASLAN, M , YILMAZ, S . "Modeling and Simulation with Finite Element Analysis of Ferroelectric MEMS gyroscopes". Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 15 (2012 ): 15-22
RIS TY - JOUR T1 - Modeling and Simulation with Finite Element Analysis of Ferroelectric MEMS gyroscopes AU - Zafer ÖZER , Faruk KARADAĞ , Muharrem KARAASLAN , Saban YILMAZ Y1 - 2012 PY - 2012 N1 - DO - T2 - Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 15 EP - 22 VL - 15 IS - 1 SN - -1309-1751 M3 - UR - Y2 - 2020 ER -
EndNote %0 Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Modeling and Simulation with Finite Element Analysis of Ferroelectric MEMS gyroscopes %A Zafer ÖZER , Faruk KARADAĞ , Muharrem KARAASLAN , Saban YILMAZ %T Modeling and Simulation with Finite Element Analysis of Ferroelectric MEMS gyroscopes %D 2012 %J Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi %P -1309-1751 %V 15 %N 1 %R %U
ISNAD ÖZER, Zafer , KARADAĞ, Faruk , KARAASLAN, Muharrem , YILMAZ, Saban . "Modeling and Simulation with Finite Element Analysis of Ferroelectric MEMS gyroscopes". Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 15 / 1 (August 2012): 15-22 .
AMA ÖZER Z , KARADAĞ F , KARAASLAN M , YILMAZ S . Modeling and Simulation with Finite Element Analysis of Ferroelectric MEMS gyroscopes. KSU J. Eng. Sci.. 2012; 15(1): 15-22.
Vancouver ÖZER Z , KARADAĞ F , KARAASLAN M , YILMAZ S . Modeling and Simulation with Finite Element Analysis of Ferroelectric MEMS gyroscopes. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2012; 15(1): 22-15.