تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,305 |
تعداد مقالات | 15,982 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,363,723 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,132,499 |
تحلیل ناپایداری توکشی استاتیکی زیستحسگر به روش تجزیه آدومیان پیراسته | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
مقاله 14، دوره 51، شماره 1 - شماره پیاپی 94، اردیبهشت 1400، صفحه 127-136 اصل مقاله (565.11 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2021.9643 | ||
نویسندگان | ||
فاطمه شیخ ممو1؛ حمید محمدصدیقی* 2؛ محمد شیشه ساز3 | ||
1کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران | ||
2استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران | ||
3استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران | ||
چکیده | ||
در مطالعه حاضر، با استفاده از نظریه تنش کوپل اصلاحشده به بررسی رفتار زیستحسگر پرداخته شده است. زیستحسگر تحت تحریک الکترواستاتیک و همچنین غوطهور در سیال است. برخلاف پژوهشهای پیشین، در مطالعه حاضر اثر پارامترهای اندازه، وجود لایه سطحی و نیروی بینمولکولی کازیمیر بهطور همزمان در نظر گرفته میشود. بهمنظور حل معادله استاتیکی غیرخطی، از روش تجزیه آدومیان اصلاحشده و روش عددی استفاده شدهاست. در نهایت میزان تأثیر پارامترهای اندازه طول ماده، اثر تنش سطحی بر ولتاژ توکشی نانو زیستحسگر مورد مطالعه قرار گرفته است. مقایسه نتایج حاصل از روش حل تحلیلی آدومیان با روش عددی و مراجع نشان میدهد که این روش از دقت بسیار بالایی برخوردار بوده و میتواند به عنوان روشی مؤثر و کارآمد برای تحلیل پایداری نانو زیستحسگرها مورد استفاده قرار گیرد. نتایج حاکی از آن است که با در نظر گرفتن اثر لایه سطحی و افزایش پارامتر اثر اندازه، ولتاژ توکشی در هر دو حالت عددی و تحلیلی بیشتر از حالتی است که از اثر سطح صرفنظر میشود. علاوه بر این با حضور لایه سطحی و افزایش نیروی کازیمیر، ولتاژ توکشی کاهش می یابد. | ||
کلیدواژهها | ||
زیستحسگر؛ نظریه تنش کوپل اصلاحشده؛ ناپایداری توکشی؛ روش تجزیه آدومیان اصلاحشده؛ اثر سطحی | ||
مراجع | ||
[1] Aifantis, E. C. Strain gradient interpretation of size effects. In Fracture Scaling,pp. 299-314, 1999. [2] Yang, F. A. C. M., Chong, A. C. M., Lam, D. C. C., and Tong, P. Couple stress based strain gradient theory for elasticity. International Journal of Solids and Structures, Vol. 39, No.10, pp. 2731-2743, 2002. [3] Eringen, A. C. On differential equations of nonlocal elasticity and solutions of screw dislocation and surface waves. Journal of applied physics, Vol. 54, No.9, pp. 4703-4710, 1983. [4] Toupin, R. A. Elastic materials with couple-stresses. Archive for Rational Mechanics and Analysis, Vol. 11, No.1, pp. 385-414, 1962. [5] Lam, D. C., Yang, F., Chong, A. C. M., Wang, J., and Tong, P. Experiments and theory in strain gradient elasticity. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, Vol. 51, No.8, pp. 1477-1508,2003. [6] Askari, A. R., and Tahani, M. Presenting a size-dependent electro-mechanical model for rectangular plates-based resonant micro-sensors based on modified couple stress theory. Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No.8, pp. 121-130, 2014. [7] Abdel-Rahman, E. M., Younis, M. I., and Nayfeh, A. H. Characterization of the mechanical behavior of an electrically actuated microbeam. Journal of Micromechanics and Microengineering, Vol. 12, No.6, pp. 759-766, 2002. [8] Yin, L., Qian, Q., and Wang, L. Size effect on the static behavior of electrostatically actuated microbeams. Acta Mechanica Sinica, Vol. 27, No.3, pp. 445-451 , 2011. [9] Rahaeifard, M., Kahrobaiyan, M. H., Asghari, M., and Ahmadian, M. T. Static pull-in analysis of microcantilevers based on the modified couple stress theory. Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 171, No.2, pp. 370-374, 2011. [10] Kong, S. L. Size effect on pull-in behaviors of electrostatically actuated cantilever micro-beams. In Applied Mechanics and Materials, Vol. 300, pp. 889-892, 2013. [11] Kuang, J. H., and Chen, C. J. Adomian decomposition method used for solving nonlinear pull-in behavior in electrostatic micro-actuators. Mathematical and computer modelling, Vol. 41, No.13, pp. 1479-1491, 2005. [12] Beni, Y. T., Koochi, A., and Abadyan, M.Theoretical study of the effect of Casimir force, elastic boundary conditions and size dependency on the pull-in instability of beam-type NEMS. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, Vol. 43, No.4, pp. 979-988, 2011. [13] Soroush, R., Koochi, A., Kazemi, A. S., Noghrehabadi, A., Haddadpour, H., and Abadyan, M. Investigating the effect of Casimir and van der Waals attractions on the electrostatic pull-in instability of nano-actuators. Physica scripta, Vol. 82, No.4, 2010. [14] Koochi, A., Kazemi, A., Khandani, F., and Abadyan, M. Influence of surface effects on size-dependent instability of nano-actuators in the presence of quantum vacuum fluctuations. Physica Scripta, Vol.85, No.3, 2012. [15] Noghrehabadi, A., and Eslami, M. Analytical study on size-dependent static pull-in analysis of clamped–clamped nano-actuators in liquid electrolytes. Applied Mathematical Modelling, Vol. 40, No.4, pp. 3011-3028, 2016. [16] Ghalambaz, M., Noghrehabadi, A., Abadyan, M., Beni, Y. T., Abadi, A. R. N., and Abadi, M. N. A new power series solution on the electrostatic pull-in instability of nano cantilever actuators. Procedia Engineering, Vol. 10, pp. 3708-3716, 2011. [17] Reddy, J. N. Energy principles and variational methods in applied mechanics. John Wiley & Sons, 2017. [18] Park, S. K., and Gao, X. L. Bernoulli–Euler beam model based on a modified couple stress theory. Journal of Micromechanics and Microengineering, Vol. 16, No.11, pp. 2355-2359, 2006. [19] Gurtin, M. E., and Murdoch, A. I. Surface stress in solids. International Journal of Solids and Structures, Vol. 14, No.6, pp. 431-440, 1978. [20] Huang, J. M., Liew, K. M., Wong, C. H., Rajendran, S., Tan, M. J., and Liu, A. Q. Mechanical design and optimization of capacitive micromachined switch. Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 93, No.3, 273-285, 2001. [21] Israelachvili, J. N. Intermolecular and Surface Forces, Academic, 1992. [22] Jabbari, G., Shabani, R., and Rezazadeh, G. Frequency response of an electrostatically actuated micro resonator in contact with incompressible fluid. Microsystem Technologies, Vol. 23, No.7, pp. 2381-2391, 2017. [23] Wazwaz, A. M. A reliable modification of Adomian decomposition method. Applied Mathematics and Computation, Vol. 102, No.1, pp. 77-86, 1999. [24] Rach, R. A convenient computational form for the Adomian polynomials. Journal of mathematical analysis and applications, Vol. 102, No.2, pp. 415-419, 1984. [25] Wazwaz, A. M. The numerical solution of sixth-order boundary value problems by the modified decomposition method. Applied Mathematics and Computation, Vol. 118, No.2, pp. 311-325, 2001. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 325 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 298 |