ارتعاشات مستهلك نانو لوله ي كربني تحت اثر نانو ذره ي متحرك در حضور ميدان مغناطيسي با استفاده از تئوري ويسكوالاستيسيته ي غير محلي

كارشناسي ارشد

نانو لوله هاي كربني يكي از مهمترين سازه ها در مقياس نانو هستند كه در دستگاه هايي در مقياس نانو از جمله دستگاه هاي حسگر، ارتعاش سنج ها، مورد استفاده قرار مي گيرند. رفتار نانو لوله هاي ويسكوالاستيك توجه زيادي را در جامعه ي علمي به خود جلب كرده است. يكي از مهمترين زمينه ها در تحقيقات ديناميكي، ارزيابي رفتار نانو لوله ها تحت اثر نانو ذرات، نانو ماشين ها و ... ميباشد. روش هاي عددي و تحليلي فراواني در گذشته براي بررسي رفتار ديناميكي نانو لوله ها تحت اثر نانو ذره ي متحرك پيشنهاد شده اند. اما تا به حال، به بررسي رفتار ديناميكي نانو لوله هاي ويسكوالاستيك تحت اثر نانو ذره ي متحرك با نيروي ثابت و هارمونيك در حضور ميدان مغناطيسي پرداخته نشده است. در اين تحقيق، با استفاده از تئوري ويسكوالاستيسيته ي غيرمحلي، ارتعاشات اجباري نانو لوله ي كربني ويسكوالاستيك دو انتها ساده، تحت اثر يك نانو ذره ي متحرك با نيروي ثابت و هارمونيك در حضور ميدان مغناطيسي بررسي شده است. براي مدل سازي نانو لوله ي كربني نمي توان از تئوري پيوسته ي كلاسيك استفاده كرد. تئوري غير محلي ارينگن، تئوري مناسبي براي مدل كردن نانو تير در مقياس كوچك مي باشد. به دليل اينكه مدل كلوين و ماكسول، رفتارهاي واقعي يك جسم ويسكوالاستيك را به خوبي بيان نمي كنند، مدل استاندارد سه پارامتري براي نشان دادن اثر ويسكوالاستيك سازه استفاده شده است. با استفاده از اصل بر هم نهي بولتزمن، معادله ي ساختاري انتگرالي براي يك تير اويلر برنولي ويسكوالاستيك نوشته شده است. سپس معادله ي حاكم بر حركت، با استفاده از تئوري تير اويلر برنولي غير محلي ويسكوالاستيك و قانون دوم نيوتن با در نظر گرفتن نيروي مغناطيسي لورنتز استخراج شده¬است. براي ارتعاشات اجباري نانو لوله، روش گالركين براي گسسته سازي معادله¬ به¬كار گرفته شده و سپس از روش لاپلاس براي حل در دامنه ي زماني استفاده شده است. در اين كار اثرات پارامتر غير محلي، زمان آسايش، نسبت ابعاد، بزرگي ميدان مغناطيسي، سرعت بدون بعد و فركانس تحريك بر روي خيز ديناميكي بي بعد ماكزيمم نشان داده شده است. نتايج نشان داده است كه اين پارامترها اثرات قابل توجهي بر رفتار ديناميكي سيستم دارد. نتايج شبيه سازي نشان مي دهند كه با افزايش بزرگي ميدان مغناطيسي، خيز ديناميكي بي بعد ماكزيمم، كاهش مي يابد و اين نشان از افزايش سختي نانو لوله ي كربني مي باشد. همچنين نتايج بيانگر اين موضوع هستند كه با افزايش پارامتر سرعت، خيز ديناميكي بي بعد به جز حالت رزونانس تا مقدار مشخصي از سرعت سيستم ( سرعت بحراني) افزايش مي يابد و بعد از آن با افزايش پارامتر سرعت، مقدار خيز ديناميكي كاهش مي يابد.لازم به ذكر است كه با افزايش پارامتر زمان آسايش، خيز ديناميكي بي بعد ماكزيمم كاهش مي يابد.

190932

دانشگاه علم و صنعت ايران

ارتعاشات، كنترل و ديناميك

دكتر شاهرخ حسيني هاشمي