بررسی اثر گرمایی در کمانش سیستم های نانو الکترومکانیکی نوع تیر با استفاده از تئوری های مرتبه بالای محیط پیوسته

سیستمهای نانو الکترومکانیکی یکی از پرکاربردترین زمینههای علم نانو است. به منظور طراحی و استفاده بهینه از این سیستمها، ناگزیر به مطالعه خواص مکانیکی آنها هستیم. از جمله خواص مکانیکی این سیستمها میتوان به ناپایداری کششی، جابجایی استاتیکی، خواص ارتعاشی و کمانش آنها اشاره نمود. در این پژوهش، کمانش دو نوع سیستم نانو الکترومکانیکی تیر شکل دارای دو الکترود ساکن متقارن و نیز سیستمهای دارای یک الکترود ساکن، بر اثر نیروهای غیر خطی کازمیر و الکترواستاتیک و تحت اثر دما بررسی شده است. نیروهای الکترواستاتیک و کازمیر دو نیروی وابسته به جابجایی هستند که تاثیرات آنها بر خواص مکانیکی سیستمهای میکرو و نانو الکترومکانیکی از جمله ناپایداری کششی، ارتعاشات و کمانش قابل بررسی است. به منظور بیان معادلات حاکم بر کمانش سیستمهای نانو الکترومکانیکی، از تئوری تیر اویلر- برنولی و تئوری تنش کوپل اصلاح شده که یک تئوری مکانیک محیط پیوسته مرتبه بالا میباشد، استفاده شده است. تئوری تنش کوپل اصلاح شده به منظور تفسیر و مدلسازی مقیاس نانو، دارای یک پارامتر اندازه مادی اضافی علاوه بر دو ثابت لامه میباشد. به منظور استخراج معادلات حاکم، پس از محاسبه انرژی کرنش پتانسیل و کار ناشی از نیروهای خارجی، از اصل همیلتون و روش حساب تغییرات، استفاده شده است. از روش حل مربعات تفاضلی برای حل معادلات کمانش می شود. به منظور حل معادلات غیر خطی، به خصوص برای سیستمهای دارای یک الکترود ساکن، از روش dqm مبتنی بر تکرار استفاده شده است. در پایان اثرات پارامتر اثر اندازه مادی، نیروهایی الکترواستاتیک و کازمیر و همچنین اثر فاصله جدایی اولیه بین تیر و الکترودهای ساکن بر مقدار نیروی کمانش مطالعه شده است. نتایج نشان می دهند که افزایش نیروهای وابسته به جابه جایی کازمیر و الکترواستاتیک سبب کاهش و افزایش پارامتر اندازه مادی باعث افزایش میزان نیروی کمانش خواهد شد اما فاصله جدایی اولیه تاثیر چندانی بر مقدار نیروی بحرانی ندارد. همچنین افزایش دما باعث کاهش نیروی کمانش بحرانی میگردد. با افزایش نسبت طول به ضخامت مقدار نیروی کمانش و دمای کمانش بحرانی کاهش می یابد. افزایش نیروی کازمیر و الکترواستاتیک باعث کاهش دمای بحرانی خواهد شد. همچنین وجود پارامتر اندازه مادی مقدار دمای بحرانی را زیاد می کند.