این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
مهندسی مکانیک مدرس، جلد ۱۹، شماره ۴، صفحات ۱۰۲۹-۱۰۳۸
عنوان فارسی بررسی اثر اندازه و سیال بر دینامیک غیرخطی میکروسکوپ نیروی اتمی براساس تئوری تنش کوپل بهبودیافته
چکیده فارسی مقاله اساس کار میکروسکوپ نیروی اتمی، استفاده از تغییر شکل استاتیک یا پاسخ دینامیک تیر مرتعش برای تعیین توپوگرافی سطح در مقیاس نانو است. بنابراین پیش‌بینی صحیح رفتار دینامیک سیستم برای طراحی مناسب و عملکرد دقیق آن ضروری است. بنابر نتایج مطالعات تجربی با کاهش ابعاد یک سازه در مقیاس میکرو و نانو بر خلاف پیش‌بینی تئوری‌های کلاسیک، سختی بی‌بُعد آن تغییر می‌کند. این تغییر که می‌تواند به‌صورت سخت‌شوندگی یا نرم‌شوندگی باشد، منجر به ارایه روش‌های مدل‌سازی غیر‌کلاسیک وابسته به اندازه شده است. در این مقاله با استفاده از تئوری تنش کوپل بهبودداده‌شده تاثیر اندازه بر رفتار دینامیک سیستم، بررسیشده و نتایج با پیش‌بینی‌های تئوری کلاسیک مقایسه شده است. به این منظور معادلات حاکم بر میکروتیر نیروی اتمی که در معرض نیروهای غیرخطی بین مولکولی و هیدرودینامیک ناشی از سیال قرار دارد، استخراج شده است. با به‌کارگیری روش گالرکین، معادلات دیفرانسیل پاره‌ای حاکم به معادلات معمولی تبدیل و مدل گسسته سیستم استخراج شده است. نشان داده شده است که با درنظرگرفتن اثر اندازه، سختی بی‌بُعد و دامنه کاری پیش‌بینی‌شده میکروسکوپ در مود غیرتماسی افزایش می‌یابد. همچنین پارامترهای طراحی نظیر دامنه و فرکانس ارتعاشات به‌ترتیب کاهش و افزایش می‌یابد و در ابعاد کوچک‌تر، شروع ناحیه دوپایا برای فواصل کمتری از میکروتیر تا سطح اتفاق می‌افتد. در ادامه، روش حل مبتنی بر مود اول گالرکین در قیاس با دو مود اول و همچنین روش عددی معادلات آنالوگ صحت‌سنجی شده است. همچنین، تاثیر نیروهای هیدرودینامیک سیال بر رفتار دینامیک میکروسکوپ نیروی اتمی مطالعه شده است.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله میکروسکوپ نیروی اتمی،اثر اندازه،تئوری تنش کوپل بهبودداده‌شده،تحلیل پایداری،دینامیک غیرخطی،
عنوان انگلیسی Effect of Fluid and Size on the Nonlinear Dynamic of Atomic Force Microscope Based on Modified Couple Stress Theory
چکیده انگلیسی مقاله The atomic force microscope (AFM) determines the topography of surfaces in nano scale based on the changes in the exited micro-cantilever’s dynamic characteristics. Therefore, it is essential to simulate and predict more accurately the dynamic behavior of cantilever beams for use in design and fabrication of AFM. Based on the experimental observations, in contrast to the classic theory, the normalized stiffness of structures is not constant with the reduction of dimensions in micro and nano scales. This change, which can be either softness or stiffness, results in size-dependent behavior, non-classic continuum theories. This paper studies the effect of size on the dynamic behavior of AFM based on modified couple stress theory, and compares the results with those obtained from classic theory. The nonlinear partial differential governing equation of the system is derived, considering intermolecular and hydrodynamic forces, based on the modified couple stress theory. By applying Galerkin projection method, partial differential equations are transformed into ordinary equations and the discrete system is extracted. It is shown that considering size effect leads to enlargement of expected working domain of AFM, and also predicted amplitude and frequency of oscillations decreases and increases, respectively. Moreover, two theories predict different start point of bi-stability region. Solution approach is verified by comparing the results with two degrees-of-freedom model and analogue equations method. Furthermore, effect of hydrodynamic forces of fluid on dynamic behaviour of AFM is investigated.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله میکروسکوپ نیروی اتمی,اثر اندازه,تئوری تنش کوپل بهبودداده‌شده,تحلیل پایداری,دینامیک غیرخطی
نویسندگان مقاله مهدی مولویان‌جزی |
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

مصطفی غیور |
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

سعید ضیایی‌راد |
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

احسان معانی |
دانشکده علوم مهندسی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران

نشانی اینترنتی https://mme.modares.ac.ir/article_10645_0b5257d86f96d16fcea645e75d167b8e.pdf
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات