بررسی رفتار استاتیکی پیچشی نانومیله‌های محصور در محیط الاستیک با در نظر گرفتن اثر انرژی سطح

در این مقاله رفتار استاتیکی پیچشی نانومیله‌های محصور در محیط الاستیک با در نظر گرفتن اثر انرژی سطح (انرژی ناشی از مدول برشی سطحی و تنش سطحی) و تحت بارگذاری پیچشی خارجی بررسی شده است. بدین منظور، مولفه‌های تنش ناشی از انرژی سطح، با استفاده از تئوری الاستیسیته سطحی بدست آمده و سه نوع بارگذاری پیچشی خارجی، بارگذاری با دامنه یکنواخت، با دامنه خطی و با دامنه سینوسی، در نظر گرفته شده است. سپس، با استفاده از اصل همیلتون، معادله حاکم بر حرکت نانومیله استخراج شده است. معادلات حاکم در هر نوع بارگذاری نیز به ازای شرایط مرزی گیردار-گیردار و گیردار-آزاد به صورت تحلیلی حل شده است. اثر انرژی سطح و محیط الاستیک بر روی رفتار استاتیکی پیچشی نانومیله (جابجایی‌های پیچشی) به ازای در نظر گرفتن مقادیر مختلف برای شعاع و طول نانومیله، و گشتاور خارجی بررسی شده است. به منظور جامعیت بخشیدن به نتایج، تاثیر مقدار و علامت مولفه‌های انرژی سطح نیز بر روی رفتار استاتیکی پیچشی نانومیله‌ها بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که تاثیر انرژی سطح می‌تواند وابسته به عوامل هندسی، و مقادیر و نوع علامت مولفه‌های آن باشد. نتایج این پژوهش می‌تواند در طراحی سیستم‌های نانوالکترومکانیکی مانند نانویاتاقان‌ها و سروو موتورهای دوار مفید باشد.