مدل‌سازی و بررسی ناپایداری‌های استاتیکی و دینامیکی غیرخطی نانوکلیدها با در نظر گرفتن نیروهای الکتروستاتیک و بین‌مولکولی مبنی بر نظریه تنش مزدوج اصلاح‌شده

Abstract

به دلیل نقض فرض پیوستگی ماده در ابعاد نانو، نظریه‌های کلاسیک مبتنی بر این فرض دقت خود را در مدل‌سازی رفتار نانوسازه ها از دست می‌دهند. لذا، به‌منظور طراحی و تحلیل دقیق‌تر سیستم‌های میکرو/نانوالکترومکانیکی، لازم است که از نظریه‌های پیوسته وابسته به اندازه بهره برد. در این پژوهش جهت تحلیل ناپایداری‌های استاتیکی و دینامیکی نانوتیرهای یکسرگیردار مورداستفاده در نانوکلیدها، یک مدل جدید غیرخطی مبنی بر نظریه غیرکلاسیک تنش مزدوج اصلاح‌شده توسعه یافته است. در مدل حاضر، اثرات پارامترهای مقیاس طول، میدان لبه، نیروهای الکترواستاتیک و بین‌مولکولی (واندروالس و کاسیمیر) لحاظ شده‌اند. معادله اویلر-برنولی غیرخطی حرکت تیر و شرایط مرزی آن، با استفاده از اصل همیلتون به‌دست‌آمده است. نتایج نشان می‌دهند که در اثر کاهش ابعاد تیرک، سختی آن افزایش می‌یابد. افزایش اثرات میدان لبه و اندازه باعث افزایش ولتاژ درون‌کشی می‌شود. کاهش نیروهای بین‌مولکولی و طول الکترود زیرلایه، ولتاژ درون‌کشی را نیز افزایش می‌دهند. همچنین نرخ تغییر پارامترهای درون‌کشی نیروهای بین‌مولکولی و ولتاژ، در اثر نیمه‌متأثر شدن ناتوتیر یکسرگیردار از سمت سر آزاد بیشتر از حالتی است که نانوتیر از سمت تکیه‌گاه آن نیمه‌متأثر شود.