Bifurcation and Chaos in Size-Dependent NEMS Considering Surface Energy Effect and Intermolecular Interactions

Authors

  • S Rahmanian School of Mechanics Engineering, Iran University of Science and Technology, Narmak, Tehran, Iran
  • Sh Hosseini Hashemi School of Mechanics Engineering, Iran University of Science and Technology, Narmak, Tehran, Iran
Abstract:

The impetus of this study is to investigate the chaotic behavior of a size-dependent nano-beam with double-sided electrostatic actuation, incorporating surface energy effect and intermolecular interactions. The geometrically nonlinear beam model is based on Euler-Bernoulli beam assumption. The influence of the small-scale and the surface energy effect are modeled by implementing the consistent couple stress theory proposed by Hadjesfandiari and Dargush together with Gurtin-Murdoch elasticity theory. The governing differential equation of motion is derived using Hamilton’s principle and discretized to a set of nonlinear ODE through Galerkin’s method. Nonlinearities stemmed from different sources such as mid-plane stretching, electrostatic and interatomic forces lead to an intensive nonlinear dynamics in nano-electro-mechanical devices so that the systems exhibit rich dynamic behavior such as periodic and chaotic motions. Poincaré portrait is utilized in order to present the system dynamic response in discrete state-space. Bifurcation analysis has been performed with a change in the magnitude of AC voltage corresponding to the various values of DC voltage and excitation frequency. Then, we compare some ranges of AC voltage amplitude, in which the system response becomes stable for these cases. Fast Fourier transformation is also carried out to analyze the frequency content of the system response.

Upgrade to premium to download articles

Sign up to access the full text

Already have an account?login

similar resources

Discretization of a fractional order ratio-dependent functional response predator-prey model, bifurcation and chaos

This paper deals with a ratio-dependent functional response predator-prey model with a fractional order derivative. The ratio-dependent models are very interesting, since they expose neither the paradox of enrichment nor the biological control paradox. We study the local stability of equilibria of the original system and its discretized counterpart. We show that the discretized system, which is...

full text

economic optimization and energy consumption in tray dryers

دراین پروژه به بررسی مدل سازی خشک کردن مواد غذایی با استفاده از هوای خشک در خشک کن آزمایشگاهی نوع سینی دار پرداخته شده است. برای آنالیز انتقال رطوبت در طی خشک شدن به طریق جابجایی، یک مدل لایه نازک برای انتقال رطوبت، مبتنی بر معادله نفوذ فیک در نظر گفته شده است که شامل انتقال همزمان جرم و انرژی بین فاز جامد و گاز می باشد. پروفایل دما و رطوبت برای سه نوع ماده غذایی شامل سیب زمینی، سیب و موز در طی...

15 صفحه اول

supply and demand security of energy in central asia and the caucasus

امنیت انرژی به معنی عرضه مداوم و پایدار همراه با قیمت های معقول در حامل های انرژی، که تهدیدات امنیتی، سیاسی، اقتصادی، محیط زیستی و روانی را کاهش دهد. امروزه نفت و گاز تنها، کالای تجاری نیست بلکه بعنوان ابزار سیاسی مورد استفاده قرار می گیرد.اختلاف میان روسیه و اکراین بر سر انرژی در ژانویه 2006، تهدیدی برای امنیت انرژی اروپا ایجاد کرد. در این تحقیق ما تلاش کردیم که نقش انرژی آسیای میانه و قفقاز ر...

15 صفحه اول

effect of bataine and sulphate supplement on wool and milk characteristics and lambs performance in naine ewes

تعداد 20 رأس میش نژاد نائینی 6+-24 ماهه، با میانگین وزن 2/3-+40 کیلوگرم، همراه با 20 رأس بره های آنها در قالب طرح کاملا تصادفی اثر بتائین و مکمل سولفات بر خصوصیات شیر و پشم و عملکرد بره ها بررسی شد. میش ها بطور تصادفی در چهار تیمار قرار گرفتند. تیمارها عبارت بودند از: 1-گروه شاهد 2-بتائین (05/0 درصد ماده خشک) 3-سولفات (24/0 سولفور درصد ماده خشک 4-بتائین هرماه با سولفات. جیره غذائی طبق nrc با مح...

15 صفحه اول

Hopf Bifurcation in a Disk-shaped Nems

Self-sustained mechanical vibrations of a disc-type microfabricated resonator were experimentally observed when a continuous wave (CW) laser beam was focused on the periphery of the disc (for a 40 μm diameter resonator, natural frequency 0.89MHz, the laser power above a 250 W threshold was required). A theoretical model for self-oscillatory behavior has been developed based on FEM analysis of a...

full text

the study of bright and surface discrete cavity solitons dynamics in saturable nonlinear media

امروزه سالیتون ها بعنوان امواج جایگزیده ای که تحت شرایط خاص بدون تغییر شکل در محیط منتشر می-شوند، زمینه مطالعات گسترده ای در حوزه اپتیک غیرخطی هستند. در این راستا توجه به پدیده پراش گسسته، که بعنوان عامل پهن شدگی باریکه نوری در آرایه ای از موجبرهای جفت شده، ظاهر می گردد، ضروری است، زیرا سالیتون های گسسته از خنثی شدن پراش گسسته در این سیستم ها بوسیله عوامل غیرخطی بوجود می آیند. گسستگی سیستم عامل...

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


Journal title

volume 11  issue 2

pages  341- 360

publication date 2019-06-30

By following a journal you will be notified via email when a new issue of this journal is published.

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023