Mikroelektromechanikai szerkezetek szilárdsági és megbízhatósági vizsgálata. = Strength and reliability analysis of microelectromechanical systems

Végeselemes számítási módszert dolgoztunk ki szilárd testek hőmérséklet- és feszültség-mezőjének meghatározására kapcsolt piezo-termo-mechanikai terhelések esetén. Analitikus számítási módszert dolgoztunk ki téglalap alakú vékony membránok nagy elmozdulásának számítására. A kidolgozott eljárás alapján egyszerű becslési eljárást készítettünk kapacitív mikrokapcsoló alak optimalizációjára és perforált SiN-mikroszűrő lemez rugalmassági moduluszának meghatározására. Elkészítettük többrétegű, porózus szilícium struktúrák (mikro- és nanoszűrők) mechanikai modelljét. Módszert dolgoztunk ki a bonyolult szerkezetű struktúrák mechanikai anyagjellemzőinek méréssel való meghatározásához és résztvettünk a társkutató intézmény mérési eredményeinek feldolgozásában. Tönkremeneteli kritériumot fogalmaztunk és ez alapján numerikus becslést adtunk a terhelhetőség határára. | Finite element method has been developed to determine the temperature and stress state of solids under coupled piezo-thermo-mechanical loadings. An analytical method has been developed to calculate large displacement of rectangular thin membranes. Based on the method a simple estimation procedure has been made to optimize the shape of a capacitive micro-switch and to deterine the elasticity modulus of a perforated SiN-microfilter plate. Mechanical models of multi-layered, porous silicom-structures (micro- and nanofilters) have been built. A method has been worked out to determine the mechanical properties of these complicated structures by measurement and we assisted to the evaluation of the measured results. Failure criterium has been formulated and based on that a numerical estimation has been given on the load capacitiy

Az anyagtudomány és a mechanika szerepe az anyagok és szerkezetek élettartam növelésében = Role of material science and mechanics in lifetime extension of materials and components

A kutatómunka során kifejlesztett, pontosított rúdmodell esetén meghatározásra került a Pasternak-féle ágyazás rugómerevségét. A rúdmodell a középsíkban repedéssel ellátott kompozit rudak rugóállandójára ad pontosított képletet. A különféle korrekciók vagy a próbatest vastagság menti, vagy annak csúsztató rugalmassági moduluszától függnek. A Pasternak-féle rugók esetén a merevség inkább a vastagság menti modulusszal hozható kapcsolatba. A rugók merevségét kombinált végeselem-analitikus módszerrel lett kiszámolva. Az un. DCB próbatestre egy olyan végeselem modellt lett szerkesztve, amelyben a csúsztató rugalmassági modulusz értékét végtelenhez tart. Ily módon kiküszöbölhető azok a hatások, amelyek a csúsztató rugalmassági modulusszal kapcsolatosak Ezután az analitikus modell eredményét egy konstans paraméter beállításával a végeselem modell eredményéhez lett igazítva. A számítást kis és nagy hajlító rugalmassági moduluszú, szén- és üvegszál erősítésű kompozit anyagokra is el lett végezve. Az említett konstans paraméter választott értéke minden esetben nagyon jól illeszkedett a végeselem eredményeihez. A Pasternak-féle rugók merevségének ismeretében a globális módszert még pontosabbá lett. A módszer előnye, hogy pontos és viszonylag egyszerű. | Using the previously developed refined beam model the stiffnes of the Pasternak foundation was determined. The beam model provides an improved compliance expression for delaminated composite beams. The different corrections of the compliance and the strain energy release rate depend on the shear and transverse modulus of the material. It was shown that the Pasternak foundation can be related to the transverse modulus. The stiffness of the Pasternak foundation was determined by a combined analytical-finite element method. This was carried out by using a special DCB specimen of which shear modulus tended to infinity. This way those effetcs, which are related to the shear modulus can be eliminated. Then the value of a constant parameter was chosen in order to reach the best agreement with the finite element model. The computation was performed even for high and low modulus glass and carbon fiber reinforced materials and it was found that the chosen value of the constant satisfies all the cases studied. Using the Pasternak foundation stiffness the global mode decomposition method was improved. The advantages of the method are that it is accurate and easy to apply