Conceitos essenciais
MEMS およびNEMS共振器の幾何学的非線形性は、3波カップリング係数を大幅に調整できることを示す。これにより、望ましい非線形効果を強化したり、望ましくない非線形効果を抑制したりすることができる。
Resumo
本研究では、MEMS ジャイロスコープの幾何学的非線形3波カップリング係数の最適化手法を開発した。
- MEMS およびNEMS共振器の動力学方程式を導出し、幾何学的非線形性に起因する3波カップリング係数を定義した。
- ノードベースの形状最適化手法を用いて、3波カップリング係数を目的関数とした最適化問題を定式化した。
- 2つの最適化問題を解き、3波カップリング係数を1000倍低減したり250倍増大させたりすることができた。
- 最適化された設計には、経験的な設計者が思いつかないような複雑な形状変化が含まれていた。
- この手法は、MEMS/NEMS共振器の非線形動力学特性を設計段階で調整する強力なツールとなる。
Estatísticas
MEMS ジャイロスコープの初期設計における3波カップリング係数:
|¯
αd,1,9|0 = 4.1 × 1018 1/√kg·m·s2
|¯
αd,7,9|0 = 5.0 × 1018 1/√kg·m·s2
|˜
αd,d,7|0 = 2.2 × 1015 1/√kg·m·s2