تحلیل ناپایداری دینامیکی و استاتیکی پولین نانوتیرهای نیمه متاثر با استفاده از تئوری تنش مزدوج اصلاح شده

Abstract

در این مقاله ناپایداری استاتیکی و دینامیکی یک مدل جامع از یک نانوتیر یکسر گیردار تحت تاثیر جریان مستقیم اعمالی و ناگهانی با استفاده از تئوری غیرکلاسیک تنش مزدوج اصلاح شده در حضور اثرات تنش سطحی بررسی شده است. قسمتی از نانوتیرک تحت تاثیر نیروهای الکترواستاتیک و نیروی مویینگی قرار دارد. نانوتیرک براساس تئوری اویلر-برنولی مدلسازی و معادله حرکت آن با استفاده از اصل همیلتون به دست آمده‌است. معادلات حاکم بر نانوتیرک با استفاده از متغیرهای بی‌بعد مناسب به حالت بی-بعد انتقال یافته و با استفاده از روش اجزا محدود حل شدند. نتایج به دست آمده از حل اجزا محدود با نتایج پژوهش‌های پیشین مقایسه گردید و تطابق خوبی مشاهده شد. در ادامه، پارامترهای پایه برای طراحی مهندسی در مقیاس نانو همانند خیز بحرانی انتهای تیر و ولتاژ پولین در دو حالت استاتیکی و دینامیکی بررسی گردید. نتایج نشان می‌دهد که در حالت دینامیکی، با افزایش ولتاژ، تیرک قبل از پدیده پولین و سقوط بر روی پایه، دارای حالت نوسانی با دامنه بزرگ است. همچنین مشاهده شد که کوچکتر شدن طول الکترود زیرلایه (افزایش تاثیر نیمه متاثر بودن)، افزایش اثر میدان لبه، اثر اندازه و اثر تنش سطحی و یا کاهش نیروی موئینگی باعث افزایش ولتاژ نهایی پولین می‌شوند.