عنوان
ﺗﺤﻠﯿﻞ پايداري ديناميكي ﻧﺎﻧﻮﻟﻮﻟﻪي ﺳﺎﻧﺪوﯾﭽﯽ ﻫﻮﺷﻤﻨﺪ براساس ﻧﻈﺮﯾﻪي تنش زوجي اصلاح‌شده با استفاده از روش مربع‌سازي ديفرانسيلي DQM
نويسنده اصلي
نصيري خوزاني، حميدرضا
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
نانولوله‌ي‌كربني يك نانوساختار استوانه¬اي متشكل از كربن است و ساختمان آن از گرافيتي با لايه‌هاي مجزا به‌صورت واحد‌هاي شش‌ضلعي با شش اتم كربن در رأس، آرايش يافته است. از موارد مهم استفاده از نانولوله¬هاي‌كربني، ساخت نانو- ترانزيستورUTS در ميكروالكترونيك و دارورساني در بيونانوتكنولوژي مي‌باشد. بروز پديده‌ي كمانش در شرايط متنوع بارگذاري به ناپايداري نانولوله مي‌انجامد، از اين رو براي كنترل پايداري نانولوله‌ها يك لايه‌ي حس‌گر و يك لايه‌ي عملگر از جنس اكسيد روي يا ديگر مواد در سطوح داخلي و خارجي نانولوله افزوده مي‌شود. در اين پژوهش، پايداري ديناميكي يك نانولوله‌ي‌كربني هوشمند مورد بررسي قرار گرفته كه هسته‌ي آن از يك نانولوله‌ي تك‌جداره و لايه‌هاي پيزو‌الكتريك اكسيد روي در آن به‌عنوان حس‌گر و عملگر استفاده شده است. اين نانوسازه تحت تأثير ميدان الكتريكي و مغناطيسي قرار دارد. رفتار بستر نانولوله با ماده‌ي ويسكوپاسترناك مدل‌سازي شده و براي اثر دادن مقياس كوچك، نظريه¬ي تنش زوجي اصلاح‌شده به‌كار گرفته شده است. از سويي، رفتار نانولوله‌ي‌كربني و لايه‌هاي اكسيد روي بر پايه‌ي مدل ويسكوالاستيسيته كلوين- ويت توصيف گرديده و با توجه به اينكه تراكم اتمها در سطح نانولوله نسبت به حجم دروني آن قابل ملاحظه است، براي در نظر گرفتن اثر تنش سطحي از نظريه‌ي گورتين- مورداچ استفاده شده است. براي حل معادله‌ها، از ميدان جابجائي بر پايه‌ي نظريه‌ي زيگزاگ و معادله‌هاي حاكم بر حركت نانولوله براساس اصل هميلتون استفاده شده است. كار خارجي از عامل‌هاي ميدان مغناطيسي و محيط ويسكوپاسترناك ارتوتروپيك تشكيل شده است. سپس معادله‌هاي غيرخطي حاكم بر حركت نانولوله با به‌كارگيري روش عددي مربع‌سازي ديفرانسيلي حل شده و در نهايت پايداري ديناميكي و فركانس طبيعي نانولوله به‌دست آمده است. نتايج اين پژوهش نشان مي-دهد، با در نظر گرفتن ضريب مقياس كوچك، جابجايي عرضي كاهش يافته و فركانس نيز كاهش مي‌يابد. با در نظر گرفتن اثر تنش سطحي، پايداري افزايش يافته و با افزايش نسبت ضخامت لايه‌ي پيزو‌الكتريك به نانولوله، فركانس بيشتر خواهد شد. وجود ميراكننده‌ي ساختاري، باعث استهلاك مقداري از انرژي سيستم شده و ناپايداري زودتر دامنه‌ي نوسان را در بر خواهد داشت. با در نظر گرفتن اثر محيط ويسكوالاستيك، سفتي سيستم بيشتر شده و محدوده‌ي پايداري ديناميكي سيستم به فركانس‌هاي بالاتر خواهد رفت. با بيشتر شدن شدت ميدان‌مغناطيسي محدوده‌ي فركانس طبيعي بالاتر مي‌رود و اعمال ولتاژ منفي باعث استحكام بيشتر نانولوله مي‌گردد، از اين‌رو پايداري بيشتر خواهد شد. در ادامه اثر شرايط مرزي مختلف روي پايداري ديناميكي نانولوله نيز بررسي شده است. در پايان لازم به ذكر است كه استفاده از نظريه‌ي تنش زوجي اصلاح‌شده و بررسي پايداري ديناميكي در شرايط مختلف نوآوري اين پژوهش مي‌باشد.
شماره ركورد
223059
گرايش رشته تحصيلي
طراحي كاربردي
دانشكده
پرديس
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان