تحليل غير خطي ديناميکي و ارتعاشي نانولوله کربني در سيستم نانوالکترومکانيک‌سوييچ با استفاده از تئوري غير‌محلي الاستيسيته

59,000تومان

توضیحات

دانلود و مشاهده قسمتی از متن کامل پایان نامه :

دانشگاه کاشان
دانشکده مهندسي مکانيک
گروه مکانيک جامدات

پايان نامه جهت اخذ مدرک کارشناسي ارشد
مهندسي مکانيک (طراحي کاربردي)

عنوان:
تحليل غير خطي ديناميکي و ارتعاشي نانولوله کربني در سيستم نانوالکترومکانيک‌سوييچ با استفاده از تئوري غير‌محلي الاستيسيته

استاد راهنما:
پروفسور علي قربان پورآراني

چکيده :
سيستم‌هاي ميکرو و نانو الکترومکانيکي به خاطر ويژگي‌هاي متمايز و مشخصه‌هاي منحصر به‌فرد، عمدتاً در دو حوزه حسگرها و عمگرها، در علوم مختلف همچون مکانيک، هوافضا و پزشکي موردتوجه قرارگرفته‌اند. تحريک الکترواستاتيک يکي از ساده‌ترين و پرکاربردترين روش‌هاي تحريک و راه‌ اندازي اين سيستم‌ها بوده که منجر به وقوع ناپايداري در آن‌ها مي‌گردد.
پيش‌بيني رفتار استاتيکي و ديناميکي سيستم‌هاي الکترومکانيکي در ابعاد نانو با تئوري‌هاي کلاسيک، با خطا همراه بوده ‌است. به همين منظور در تحقيق حاضر، تحريک الکترواستاتيکي نانوسوييچ‌ها و نانوحسگرهاي کربني با استفاده از تئوري تنش غيرمحلي بررسي مي‌شود. ابتدا معادلات غيرخطي و شرايط مرزي طبيعي حاکم بر مساله با تئوري غيرموضعي بازنويسي شده و جابجايي نانوتير به دو قسمت استاتيکي و ديناميکي تقسيم مي‌گردد. حل معادله استاتيکي انجام شده، و سپس با حل مسأله مقدار ويژه معادله ديناميکي، فرکانس طبيعي و شکل مود ‌نرمالي استخراج مي‌‌شود که تابع ولتاژ استاتيکي اوليه و پارامتر غيرموضعي است، تا بتواند در روش تقريبي گالرکين براي حل معادلات و تعيين هرچه دقيق‌تر ولتاژ و زمان ناپايداري ديناميکي نانوسوييچ استفاده گردد. در تحليل ارتعاشي با معرفي مدل جديد نانوحسگرکربني در حضور نانو ذره محرک کارايي آن امتحان مي‌شود. همچنين ناپايداري کششي غيرمحلي و غيرخطي نانوسوييچ نيتريد-بور با تئوري پيزو الاستسيته غيرمحلي بررسي مي‌گردد. در نهايت نتايج بدست آمده از تحليل نمودارهاي استاتيکي و ديناميکي و ارتعاشي نشان ‌مي‌دهد اثر غيرموضعي رفتار نانوسوييچ الکترومکانيکي را به ويژه در حوزه کميت‌هاي ناپايداري تحت تأثير قرار مي‌دهد.
کلمات کليدي : سيستم‌هاي نانو الکترومکانيک، ولتاژ ناپايداري کششي، نانولوله کربني، نانوسوييچ نيتريد-بور، تئوري غيرمحلي الاستيسيته، ديناميک غيرخطي، تحريک الکترواستاتيک

1-فصل اول : مقدمه 1
1-1-سيستم‌هاي ميکرو و نانو الکترومکانيکي 1
1-1-1- سوييچهاي الكترواستاتيك 5
1-1-1-1-مزايا و معايب ميکرو و نانوسوييچ‌ها 6
1-1-2-سيستم‌هاي ميکرو و نانو الکترومکانيکي در شناسايي ذره‌ خارجي 9
1-1-3- تئوريهاي کلاسيک و غير موضعي 10
1-1-4-فصل‌بندي پژوهش 11
1-2-مفاهيم پايه و اصلي 13
1-2-1-تحريک الکترواستاتيک در ميدان الکتريکي 13
1-2-2-نيروي بين ملکولي واندروالس 16
1-2-2-1-مقدمه 16
1-2-2-2-تعامل نيروي واندروالس و الکترواستاتيک در نانوسوييچ 17
1-2-3-تئوري تنش غيرمحلي 18
1-2-4-حسگر جرمي 20
1-3-مروري بر ادبيات و تاريخچه موضوع تحقيق 22
1-3-1-مروري بر تاريخچه مدلسازي و طراحي ميکرو/نانوسوييچ‌هاي کربني 22
1-3-2- مروري بر روش‌هاي حل عددي و تحليلي ميکرو/نانو تيرهاي تحريک‌شده با ميدان الکتريکي 25
1-3-3-پيشرفت‌هاي انجام شده در زمينه سنسورها 29
1-3-4-اهداف پژوهش و سازماندهي 32
2-فصل دوم : مدلسازي مسأله 34
2-1-استخراج معادله حاکم بر مسأله 34
2-2-استخراج شرايط مرزي 38
2-2-1-سوييچ يکسرگيردار 38
2-3- بيبعدسازي معادلات 40
2-4-بسط تيلورنيروهاي غير خطي 41
2-5-حل خطي مسأله 41
2-6-تاثير ولتاژ روي فرکانس طبيعي تير 43
3-فصل سوم : تحليل استاتيکي و ديناميکي سيستم 46
3-1-تحليل استاتيکي 46
3-1-1-روش حل معادلات مقدار مرزي در متلب 47
3-1-2-نتايج و نمودارهاي تحليل استاتيک 48
3-2-تحليل ديناميکي 59
3-2-1- مقدمه 59
3-2-2-استخراج معادله خطي و همگن براي ارتعاش آزاد 60
3-2-3-حل ارتعاش آزاد مسأله 62
3-2-3-1-شرايط مرزي طبيعي در x=l 64
3-2-4-روش گالرکين، و حذف وابستگي به مکان در مسئله 66
3-2-5-حل عددي معادله ديفرانسيل غيرخطي وابسته به زمان 68
3-2-6-نمودار ها و نتايج تحليل ديناميک 69
4-فصل چهارم : بررسي ناپايداري سيستم با حضور ذره جرمي محرک 77
4-1-مقدمه 77
4-1-1-ارتعاش سازه‌ها تحت بار يا ذره محرک 77
4-1-2-نانو ذره محرک در سيستم‌هاي نانو الکترومکانيک 78
4-2-فرضيات لازم جهت مدلسازي مسأله 79
4-3-فرموله کردن مسأله 80
4-3-1-معرفي پارامترهاي بدون بعد ذره 82
4-4-نتايج عددي و بحث‌ها 83
5-فصل پنجم : ناپايداري استاتيکي غيرخطي غيرمحلي نانوسوييچ ‌نيتريد-بور 88
5-1- مقدمه 88
5-2-نانوسوييچ نيتريد-بور 89
5-3-مدلسازي نانوسوييچ 90
5-3-1-راوابط کرنش-جابجايي 90
5-3-2-مواد پيزوالکتريک 90
5-3-3- نيرويهاي خارجي 91
5-3-4-تئوري پيزوالاستسيته غيرمحلي 92
5-4-معادلات حاکم 92
5-5-روش حل و نتايج عددي 95
5-5-1-روش مربعسازي ديفرانسيلي 95
5-5-2-نتايج عددي و بحث‌ها 97
6-فصل ششم : نتيجه‌گيري و پيشنهادها 101
6-1-نتيجه‌گيري 101
6-1-1-لزوم تحليل و سازماندهي پژوهش 101
6-1-2-نتايج تحليل و بررسي پژوهش 102
6-2-پيشنهادها براي کارهاي بعدي 105
پيوست 106
الف- تعريف دستور روش bvp4c در متلب 106
مراجع 108

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “تحليل غير خطي ديناميکي و ارتعاشي نانولوله کربني در سيستم نانوالکترومکانيک‌سوييچ با استفاده از تئوري غير‌محلي الاستيسيته”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

+ 68 = 73