تحليل ديناميك غيرخطي هيسترزيس نانومحركها براي كاربرد در روش‌هاي چند مقياسي

كارشناسي ارشد

چكيده امروزه سيستم‌ها در ابعاد ميكرو و نانو كاربرد وسيعي پيدا كرده‌اند، كه به طور خاص مي‌توان به نانو ربات‌هاي منيپوليشن و روبش سطوح اشاره كرد. وجود اثرات غيرخطي در رفتار اين سازه‌ها سبب كاهش دقت آن‌ها مي¬شود. عمده اثرات غيرخطي به دليل وجود مواد پيزوالكتريك در ساختار اين سيستم‌ها مي¬باشد. كريپ و هيسترزيس از مهمترين رفتارهاي غيرخطي¬اي مي‌باشند كه در مواد پيزوالكتريك مشاهده مي‌شوند و بايد حذف شوند. به دليل پيچيدگي رفتاري، تلاش‌هايي كه تاكنون در بررسي اين پديده¬ها صورت گرفته تا حد ممكن ساده سازي شده و در مدلسازي سيستم‌ها به همراه هيسترزيس در بيشتر موارد به مدل جرم و فنر اكتفا شده است. با توجه به اهميت مدلسازي اين اثرات در سيستم‌هاي نانو ربات، استفاده از روش‌هاي مدلسازي دقيقتر، احساس مي¬شود. اين پژوهش، به مدلسازي اين اثرات غيرخطي در سيستم‌هاي ميكرو الكترومكانيكي بر مبناي تئوري پوسته پرداخته است. در اينجا، پس از ارائه توصيفاتي كلي در حوزه مكانيك پوسته‌ها، تئوري مرتبه اول برشي به عنوان مدل سيستم‌هاي الكترومكانيكي تشريح شده و در ادامه براي مسائل حالت آزاد، استاتيك و ديناميك اين سيستم‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. در صورت استفاده از روش‌هاي معمول عددي براي حل مساله از قبيل روش المان محدود، در تحليل پاسخ سيستم در حضور اثرات غيرخطي عدم قطعيت‌هايي وجود خواهد داشت كه نتيجه بدست آمده را با چالش مواجه خواهد نمود. با توجه به اين امر، در اينجا روش مربع سازي ديفرانسيلي (GDQ) و روش مربع سازي ديفرانسيلي الماني (GDQE)به عنوان يك مدل شبه تحليلي، براي مدلسازي ديناميكي سيستم¬هاي شامل اجزا الكترومكانيكي به كار گرفته و پس از اثبات كاراتر بودن آن نسبت به FEM، براي مدلسازي هيسترزيس و رفتار غير خطي در سيستم¬هاي نانو ربات استفاده شده و نتايج حاصل از آن صحه گذاري و تاييد مي¬شود. واژه‌هاي كليدي: نانو پيزوالكتريك، اثرات غيرخطي، كريپ، هيسترزيس، GDQ-GDQE، تيرك، پيزواستوانه، مدل PI

181872

دانشگاه علم و صنعت ايران

رشته مهندسي مكانيك گرايش طراحي كاربردي

دكتر محرم حبيب نژاد كورايم