Nouveautés du module MEMS

Pour les utilisateurs du module MEMS, la version 6.2 de COMSOL Multiphysics® introduit une nouvelle interface pour modéliser la piézoresistivité dans les structures multicouches, un nouveau couplage multiphysique Dilatation thermique, couche mince et une nouvelle condition Paroi en glissement. Ces différentes nouveautés sont détaillées ci-dessous.

Note: Le module MEMS hérite également de nouvelles fonctionnalités issues des nouveautés du module Structural Mechanics.

Interface multiphysique Piézorésistivité, multicouche

Une nouvelle interface multiphysique Piézorésistivité, multicouche est disponible pour modéliser la piézorésistivité dans les structures multicouches. Elle combine l'interface Courants électriques dans les coques multicouches avec une interface Coque multicouche et ajoute le nouveau couplage multiphysique Piézorésistivité, multicouche dans l'arborescence du modèle. A noter que cette fonctionnalité nécessite le module Composite Materials.

Matériau piézoélectrique, multicouche dans l'interface Coque

Pour l'interface Coque, une nouvelle fonctionnalité Materiau piézoélectrique, multicouche est disponible. Cette nouvelle fonctionnalité permet réduire le temps d'assemblage et le temps de calcul lors de la résolution de composites piézoélectriques minces. A noter que cette nouvelle fonctionnalité nécessite le module Structural Mechanics. Si le module Composite Materials est également présent, la fonctionnalité peut être utilisée dans les coques multicouches, où chaque couche individuelle peut avoir des propriétés matériau différentes.

Un modèle de résonateur montrant le mode S0 avec la palette de couleurs Arc-en-ciel.
Le mode S0 d'un résonateur à ondes de Lamb à 7.99 GHz, calculé en utilisant l'interface Coque et la nouvelle fonctionnalité Materiau piézoélectrique, multicouche.

Couplage multiphysique Dilatation thermique, couche mince

Le nouveau noeud de couplage multiphysique Dilatation thermique, couche mince permet de coupler la dilatation thermique sur les frontières ayant une condition Couche mince avec le champ de température calculé sur ces mêmes frontières par une interface Transfert de chaleur.

L'interface utilisateur de The COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Dilatation thermique, couche mince sélectionné; la fenêtre de réglages correspondante; et trois fenêtres graphiques montrant un modèle de circuit de chauffage.
Les contraintes, le potentiel électrique et la température calculées sur un circuit de chauffage, à l'aide du nouveau couplage multiphysique Dilatation thermique, couche mince.

Condition aux limites Paroi en glissement

Une nouvelle condition aux limites Paroi en glissement est utilisée pour modéliser les conditions effectives de paroi non idéale qui existent pour un régime d'écoulement de glissement, à condition que le nombre de Knudsen soit compris entre 0,001 et 0,1. Cette fonctionnalité est utilisée pour les systèmes à très petite dimension géométrique ou les systèmes fonctionnant à des pressions ambiantes très basses. Elle est utile pour modéliser, par exemple, des transducteurs MEMS et d'autres microdispositifs. Pour modéliser une paroi en glissement sur une frontière interne, il existe la fonctionnalité Paroi interne en glissement. A noter que ces fonctionnalités nécessitent le module Acoustics.

L'interface utilisateur de COMSOL Multiphysics montrant le Constructeur de modèles avec le noeud Ecoulement en glissement sélectionné, la fenêtre de réglages correspondante, et un modèle de microphone MEMS dans la fenêtre graphique.
La fenêtre Réglages pour la fonctionnalité Ecoulement en glissement dans l'interface Acoustique thermovisqueuse.

Structures non contraintes lors de la modélisation du contact

Les analyses de contact impliquent des contraintes mécaniques souvent insuffisantes jusqu'à ce que le contact s'établisse. En conséquence, la matrice de rigidité peut être singulière. Une nouvelle fonctionnalité Stabilisation a été ajoutée pour atténuer cette difficulté inhérente à ce type d'analyses.

Moitié d'un modèle de bride de tuyau montrant la pression de contact avec la palette de couleurs Rainbow.
Pression de contact des boulons sur une bride de tuyau.

Déplacement limité

La possibilité de spécifier un déplacement limité (c'est-à-dire la distance maximale qu'un point, une arête ou une frontière peut parcourir dans une certaine direction) a été ajoutée aux interfaces Mécanique du solide, Dynamique multicorps, Coque, Coque multicouche et Membrane. Cette fonctionnalité peut être considérée comme une version simplifiée d'une analyse de contact, où aucun second objet n'est nécessaire pour arrêter le mouvement. Dans les versions précédentes, cette fonctionnalité n'était disponible que dans les interfaces sur arêtes, telles que Poutre ou Treillis, et n'était donc applicable qu'aux arêtes ou aux points.

 
Un guide d'alignement limitant le déplacement radial du tuyau. Une condition limite Déplacement imposé avec l'option Limité est utilisée plutôt qu'une analyse de contact complète. Le guide d'alignement, representé ici par un anneau, permet de visualiser la limite de déplacement, mais il ne fait pas partie du modèle.

Nouvelle fonctionnalité de champ de phase pour la mécanique du solide

La modélisation par champ de phase est utilisée pour de nombreuses applications physiques, et une nouvelle interface Champ de phase dans les solides a été introduite dans cette version. Il s'agit d'une interface spécialisée pour la modélisation des phénomènes impliquant des interfaces mobiles dans les solides, tels que la propagation des fissures, l'évolution de l'endommagement et la croissance des joints de grains.

 
L'initiation et la propagation de fissure par la méthode de champ de phase dans une éprouvette de traction.

Nouvelle interface Transport dans des solides

Une nouvelle interface Transport dans des solides a été ajoutée pour modéliser le transport d'espèces, l'électromigration, la fragilisation par l'hydrogène, et d'autres phénomènes de transport dans les matériaux solides. L'interface permet les études stationnaires et temporelles de transport impliquant une ou plusieurs espèces. De plus, si le problème de diffusion est lié aux contraintes mécaniques, l'interface Transport dans des solides peut être couplée à une interface Mécanique du solide.

Nouveaux tutoriels

La version 6.2 de COMSOL Multiphysics® apporte de nouveaux tutoriels pour le module MEMS.