35、3D 六边形膜结构研究：从建模到性能分析

3D 六边形膜结构研究：从建模到性能分析

1. 研究背景与目标

在相关领域的研究中，为了更好地适应特定应用，提出了六边形膜结构。然而，要获得一个万无一失的结构、阵列以及最优参数，还需要进行更多的研究。本次研究聚焦于分析不同间距的 3D 阵列结构中膜的位移情况，通过有限元模拟（FEM）对六边形电容式微机械超声换能器（CMUT）元件进行研究，旨在为选择最佳峰值位移得出结论。研究采用 SolidWorks 模拟工具进行三维建模。

2. 模型介绍

2.1 六边形膜阵列模型

存在一种名为“六边形单元阵列组件”的模型，其中涉及四个相互间距不同的六边形膜，相关情况如图 6 所示。这些六边形膜的边长设定为 28.86 µm，厚度为 0.75 µm。

2.2 材料属性

不同组件使用了不同的材料，其物理和材料属性如下表所示：
| 模型参考 | 属性 | 组件 |
| — | — | — |
| 二氧化硅 | 模型类别：线性弹性各向同性
屈服强度：1.55 × 10⁸ N/m²
抗拉强度：1.1 × 10⁸ N/m²
抗压强度：1.38 × 10⁹ N/m²
弹性模量：7.3 × 10¹⁰ N/m²
泊松比：0.17
质量密度：2650 kg/m³
剪切模量：3.23 × 10¹⁰ N/m² | Solid Body 1 (Boss - Extrude1) (Base Hexagonal 28 - 1)
Solid Body 1 (Boss Extrude1) (Base Hexagonal 28 - 2)
So