عنوان
كاهش ارتعاشات غيرخطي يك ميكروتير AFM با لايه پيزوالكتريك با اعمال نيروي كشش متغيرمحوري
نويسنده اصلي
علي اكبر علي پور
مقطع تحصيلي
دكتراي تخصصي
چكيده
در اين رساله كاهش ارتعاشات غيرخطي يك ميكروتير AFM با لايه پيزوالكتريك به‌وسيله نيروي كشش متغير انجام گرفته است. ميكروتير AFM، يك تيريكسر گيردار و يك سر آزاد بوده، كه يك‌لايه پيزوالكتريك بر روي سطح بالائي آن به عنوان سنسور جهت اندازه‌گيري خيز ميكروتير، قرارگرفته است. پايه ميكروتير تحت تحريك هارمونيك است. به داخل حفره ايجاد شده در ميكروتير، كه درميان آن سيال وجود دارد، نيروي متغير با زمان، توسط يك ميكروپمپ تأمين مي‌شود. اين ميكروپمپ كه عامل كاهش ارتعاش ميكروتير مي‌باشد، همان عملگراست. ميكرو تير موردنظر، تير اويلر – برنولي بوده و از مدل ويسكوالاستيك كلوين – ويت تبعيت مي‌كند، كه براي مواد ويسكوالاستيك جامد كاربرد دارد. استفاده از اين مدل امكان مقايسه حالت ويسكوالاستيك و الاستيك را بسيار خوب نمايان ساخته و اثرات ميرايي كه يكي از مهم‌ترين خواص مواد ويسكوالاستيك مي‌باشند، به‌راحتي مورد بررسي قرار مي‌گيرند. در اين تئوري از اثرات نيروهاي برشي صرف‌نظر گرديده است. معادله حركت غيرخطي و شرايط مرزي متناظر، با استفاده از روش انرژي يا روش هميلتون به دست آمده است.
در اين تحقيق ابتدا، روش عددي رانج كوتا براي مقايسه حالات الاستيك و با استهلاك ويسكوز به كار رفته و سپس تكنيك اغتشاش مقياس‌هاي چندگانه به‌عنوان روش حل تحليلي استفاده شده است. معادلات مدولاسيون تشديد اوليه و ثانويه (زير-هارمونيك) براي بعد غالب سيستم (بعد عرضي) استخراج شده‌اند. تأثير پارامترهاي مختلف مانند ضريب دمپينگ و نيروي كشش بر دامنه پاسخ تشديد هارمونيك بررسي شده‌اند.
در ادامه به طراحي ميكروپمپ به كار رفته در كاهش ارتعاشات پرداخته شده است. يك استراتژي جديد براي تأمين نيروي كششي محوري جهت كاهش ارتعاشات عرضي ميكروتير معرفي شده است. اين نيروي كششي محوري توسط جريان خاصي از سيال به نام مگنتو‌هيدروديناميك(MHD) كه در يك ميكروپمپ جاري است، تأمين مي‌شود و سپس سيال به ميكروتير نيرو وارد خواهد كرد. ميكروتير موجود در مسئله، به واسطه يك نيروي خارجي نوساني‌اي كه به پايه آن وارد مي‌شود، به ارتعاش در مي‌آيد، بنابراين يك مسئله تعامل سازه و سيال مطرح مي‌گردد. فشار سيال به واسطه نيروي لورنتز ايجاد شده در ميكروپمپ، افزايش يافته و توسط كانالي به سمت ميكروتير هدايت مي‌شود و موجب كاهش ارتعاشات ميكروتير مي‌گردد.
در تحقيق حاضر تأثير نيروي توليد شده توسط ميكروپمپ بر دامنه تشديد اوليه و ثانويه و چگونگي اثر آن در كاهش ناحيه ناپايدار ونحوه سوق دادن سيستم غيرخطي به سمت سيستم خطي مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين، تأثير ميدان هاي مغناطيسي و الكتريكي و اثر نيروي تحريك وارد بر پايه ميكروتير و عدد رينولدز بر روي پارامترهاي جريان مانند فشار، جابجايي و تنش ميكروتير، مورد مطالعه قرار گرفته است.
شماره ركورد
192790
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
استاد مشاور
دكتر يونسيان
رشته تحصيلي
طراحي كاربردي - ديناميك ارتعاشات و كنترل
استاد راهنما
دكتر محرم حبيب نژاد كورايم