OOFELIE软件在MEMS行业中的应用
●一、OOFELIE软件介绍●
新一代多物理场强耦合仿真软件
Open Engineering是一家在多物理领域提供计算机辅助工程(CAE)软件工具和服务的技术公司。基于OOFELIE::Multiphysics平台，为大型工业3D设计工作的进行分析优化。越来越多的高精度应用必须在苛刻的条件下运行，在仿真中可以综合考虑多物理的影响因素，并利用多种算法快速求解，OOFELIE::Multiphysics多物理场仿真提供的数值结果贴近实际，大大节省了研发时间，也有助于提高设计创新，成功的技术创新是基于稳健的设计。
工业仿真问题不同于理论研究，往往要求实物建模、真实多场分析并快速求解。仿真设计通常涉及结构、热传、机械、声学与振动、压电、热阻、电流、流体、光学、微机电、电磁场等问题，这些物理场往往同时存在，相互影响。例如执行器、传感器、微机电系统。
集成了有限元、边界元、快速多级子算法的OOFELIE::Multiphysics仿真平台能够快速收敛和精确计算超大型多物理场耦合问题，减少设计周期，提高创新能力，是一款3D多物理FEA解决方案软件。
多物理场仿真求解
可以完成复杂电磁、传热、结构、流体、振动、声学、光学耦合仿真问题的高效计算学耦合仿真问题的高效计算。
快速、精确计算
强耦合仿真计算
3、OOFELIE::Multiphysics求解器功能：
l 传感器，执行机构和微机电系统
l 光学机械系统和微光机电系统（MOEMS）
l 流固耦合应用
OOFELIE
振动声学
• 压电设备
• MEMS
• 热压电器件
• 热结构耦合
• 光热机械耦合
• 电热力耦合
• 电磁
• 多物理场
●二、MEMS行业应用案例●
1、MEMS建模与仿真
强耦合仿真计算
•传热+结构力学耦合
–热膨胀、热应力
–热驱动设备
•静电+结构力学
–静电驱动
–压电效应
–压阻效应
•电流-传热-结构力学
–焦耳热、热膨胀
–热电效应
–热-弹性阻尼
•电学-声学-结构力学
–压电换能器
–振动声学、声压分布
•RLC电路耦合接口
2、热结构耦合
• 机械结构+热效应
–热驱动设备
–结构振动器件
–热应力分析
–接触分析
–预应力分析
•求解类型
–静力学分析
• 线性和非线性
–瞬态分析
–超单元分析
3、压电分析（电学+力学）
• 压电设备
– 压电效应&逆压电效应
• 传感器、执行器
• 陀螺仪、加速度计
– 复杂接触
– 预应力分析
– 电极特征（耦合RLC器件）
• 求解类型
– 静力学分析
– 模态分析
– 谐波分析
– 瞬态分析
4、特点介绍
软件主要特点：
•模拟能力
–3D耦合分析
–机械、介电、压电
•约束
–电(等势面、外加电压… )
–机械 (固定端约束、铰链支座约束、施加位移… )
•载荷
–电(分布电荷… )
–机械(体积力、科里奥利力、压力… )
5、案例：环形激振器
环形激振器：位移场和电场
扩展：振动声学
6、案例：压电驱动引擎
压电设备
左侧激励电压，右侧激励电压与左侧反相
接触分析
7、案例：静电场中平板受力
–电热系统仿真
–点焊
–焦耳热与热膨胀
•求解类型
–静态分析
–瞬态分析
•阻尼效应
•惯性效应
•电热力三场耦合分析
–电流流动导致焦耳热
–焦耳热引发结构热变形
–必要的时候考虑温度对电学参数的影响
10、案例：双层微激振器
•电热力三场耦合分析
–电流流动导致焦耳热
–焦耳热引发结构热变形
–必要的时候考虑温度对电学参数的影响
12、与声学的耦合
• 电学+结构力学+声学
–结构振动作为声学激励信 号，结构变形可能由其他 信号激励（电、磁、热等）
– 声学分析可以采用FEM方 式，对于无限空间传输问 题，软件提供BEM算法
• 典型应用
–压电声学换能器
–电声
•扬声器、喇叭
•麦克风
•静电驱动设备
–悬臂梁
–电梳
–静电吸合
•传感器
–加速度计
–陀螺仪
•微机电系统
–微光机电系统
•微流
14、Demo : Stokes 流
•悬臂梁粘性介质中振动
–结构变形驱动流体流动
–边界元算法(BEM)计算流体
15、光热力学
16、Oefelie：Trust
●三、典型案例●
振动惯性加速度计（VIA）——多物理场强耦合仿真分析
能量是从100°C的热凝视中提取的，目前的模拟考虑并耦合了以下效应。
1、 在流体域中流动
2、 流体介质与结构之间的共轭传热
3、 结构中的热机效应
4、 结构中的热电效应
这个瞬态分析提供了访问：
1、 流体的压力、温度和速度分布
2、 温度在结构中的分布
3、 热机械变形在结构中分布较均匀
4、 装置内部的电位分布
通过仿真，我们可以获得：
加速度计的能量损耗；
优化谐振品质；
降低加速度计谐振频率的热应力。
产品模块
MEMS 微机电模块
Vibroacoustic 振动声学模块
Electromagnetic 电磁模块
Thermal Mechanics 热力学模块
Advanced Optics 高级光学模块
