تحلیل ارتعاشات غیرخطی و پایداری دینامیکی یک میکروصفحه مستطیلی ویسکوالاستیک کامپوزیتی نانوتیوب کربنی تحت میدان الکتروستاتیک

در این تحقیق یک میکروصفحه ویسکوالاستیک نانوکامپوزیتی با تکیه گاه ساده در چهارطرف که با لایه پیزوالکتریک بصورت موضعی پوشش داده شده است، تحت ولتاژ الکتروستاتیک و پیزوالکتریک بصورت توامان مورد بررسی قرار گرفته است. سپس تحلیل های استاتیکی، فرکانس طبیعی و دینامیکی بر روی آن انجام شده و پایداری حل های تعادلی و حل های هارمونیک سیستم با استفاده از تئوری خطی سازی و روش منیفولد مرکزی بررسی شده است. در تحلیل ها از تئوری اغتشاشات و نیز روش عددی گالرکین بهره گرفته شده و مساله بصورت مستقیم حل شده است. همچنین فاکتور کیفیت میرایی سیستم به ازای میرایی ترموالاستیک و نیز میرایی ویسکوالاستیک استخراج شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد استفاده از نانوکامپوزیت ها می توان درتغییر شکلی معادل با تغییر شکل مواد رایج، فرکانس طبیعی سیستم را به میزان 45 درصد افزایش داد. همچنین نشان داده شده است که میرایی ویسکوالاستیک کامپوزیت های پایه پلیمری تقریباً 100 برابر مواد رایج مورد استفاده در ساخت میکروادوات می باشد. در نتیجه استفاده از نانوکامپوزیت ها در ساخت میکروادوات با محدودیت هایی همراه خواهد بود. همچنین نشان داده شده است که تغییرات ابعاد درون صفحه ای لایه پیزوالکتریک و نیز ضخامت آن، رفتاری کاملاً غیر خطی و غیر قابل صرفنظر در سیستم ایجاد نموده و می بایست مورد توجه قرار گیرد. بر اساس نتایج تحقیق تاثیر ضخامت لایه پیزوالکتریک به مراتب بیشتر از تاثیر ابعاد درون صفحه ای آن می باشد. بر اساس نتایج این تحقیق، دامنه ارتعاشات غیرخطی سیستم و نیز فاصله بین فرکانس خطی و غیرخطی سیستم، متاثر از میرایی غیرخطی سیستم می باشد. نشان داده شده است که میرایی غیرخطی سیستم با افزایش ابعاد لایه پیزوالکتریک افزایش و با افزایش ولتاژ الکتروستاتیک و یا افزایش درصد حجمی نانوتیوب کربن کاهش می یابد. همچنین بر اساس نتایج این تحقیق ولتاژ الکتروستاتیک منجر به نرم شدن سیستم و ولتاژ پیزوالکتریک منجر به سخت شدن آن می شود و تقابل آنها با یکدیگر تحلیل سیستم را با دشواریهایی همراه می سازد. همچنین نشان داده شده است که در پاسخ فرکانسی سیستم، بسته به پارامترهای سیستم می تواند پرش وجود داشته باشد. بعلاوه نشان داده شد که موقعیت تعادلی سیستم دارای دو شاخه پایدار و ناپایدار می باشد که این شاخه ها با افزایش مقدار تحریک الکتروستاتیک به عنوان پارامتر کنترلی در نقطه انشعاب از نوع گرهی-زینی به همدیگر می رسند که به ولتاژ مربوط به این موقعیت ولتاژ پولین گفته می شود. بعلاوه نشان داده شده است که میزان ناپایداری سیستم به ازای افزایش میزان غیرخطی بودن سیستم افزایش می یابد. بر اساس نتایج تحقیق میزان میرایی ترموالاستیک میکروصفحه نانوکامپوزیتی به ازای پارامترهای سیستم متغیر بوده و با افزایش درصد نانوتیوب کربن و نیز افزایش دمای اولیه سیستم افزایش می یابد.