ناپایداری کششی وابسته به اندازه نانوتیر ساخته شده از مواد تابعی مدرج تحت نیرو‌های بین‌مولکولی با روش دیفرانسیل تربیع

Abstract

در این مقاله، ناپایداری کششی نانوتحریک‌کننده تیرشکل یک‌سرگیردار ساخته شده از مواد تابعی مدرج مدل شده است و با استفاده از تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفته است. نانوتیر تابعی مدرج، از ترکیب ژرمانیوم-سیلیکون ساخته شده است که کسر حجمی هر جزء و در نتیجه خصوصیات مکانیکی تیر به صورت پیوسته بر مبنایی قانون ساده توانی در راستای ضخامت تغییر می‌کنند. با تغییر درصد کسر حجمی جزء ژرمانیوم در نانوتیر، پنج نوع مختلف نانوتیر مورد بررسی قرار گرفته و همچنین تاثیر تغییرات کسر حجمی، پارامتر اثر اندازه و نیروهای بین‌مولکولی بر روی ناپایداری کششی بررسی شده است. معادله غیرخطی حاکم و همچنین شرایط مرزی با استفاده از اصل مینیم انرژی پتانسیل بدست آمده و سپس با استفاده از روش دیفرانسیل تربیع حل شده است. برای اعتبارسنجی روش حل حاضر از داده‌های تجربی و روش‌های حل دیگر استفاده شده و پس از مقایسه بین نتایج می توان گفت، نتایج بدست آمده از روش حل حاضر دارای تطابق بسیار خوبی با نتایج تجربی و عددی می باشد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که اثر اندازه و نیرو‌های بین‌مولکولی و کسر حجمی تاثیر بسیار زیادی بر روی ناپایداری کششی نانوتحریک‌کننده دارند.