درحضور نیروی واندروالس، حین افزایش آرام و شبه استاتیک ولتاژ به نانولوله در سیستم، اثر نیروی واندروالس در نقش نیروی جاذب کششی روی تیر دائماً قویتر شده و طبیعتاً باعث می‌شود ولتاژ پولین نانولوله کاهش یابد. کاهش ولتاژ با فرض صفر نبودن پارامتر غیرموضعی و اثر آن روی ترم‌های نیرویی واندروالس چشمگیرتر می‌شود.

- در بررسی پارامترهای هندسی نانولوله، افزایش طول نانوسوییچ و کاهش گپ هوایی آن با صفحه زیرین، درکم‌کردن ولتاژ پولین نمایان می‌شود. ولیکن با انتخاب پارامتر غیرموضعی بزرگتر، از روند تغییرات ولتاژ پولین با تغییرات طول نانولوله چنین برداشت می‌شود، که افزایش طول در نانولوله کربنی اثر “نمو طول” در کم‌کردن ولتاژ را کمرنگ می‌کند، و بنظر می رسد نتایج بدست‌آمده از تئوری کلاسیک و تئوری‌ غیرمحلی برای نانوسوییچ‌های کربنی طویل‌تر بهم نزدیکتر می‌شوند.

در تحلیل دینامیکی نانوسوییچ کربنی و استفاده از روش تقریبی گالرکین، بایستی از مجموعه توابع مکانی مقایسه‌ای استفاده می‌شد که شرایط مرزی طبیعی را ارضا کنند، این مجموعه توابع مکانی همان توابع ویژه یا شکل مود‌های نرمال بدست آمده از حل ارتعاش آزاد مسئله هستند. همچنین لازم به ذکر است، چون ولتاژ یکباره (بصورت تابع پله) به سیستم وارد می‌شد، با چنین فرضی مود شیپ اول تیر به عنوان مود غالب انتخاب شد و معادلات وابسته به زمان حل شدند.
در تحلیل دینامیکی نتایج زیر بدست‌آمد:

در حالت دینامیکی، به‌خاطر اعمال ناگهانی ولتاژ تحریک اثر اینرسی نانولوله منجر می‌شود ولتاژ پولین دینامیکی کمتر از ولتاژ پولین استاتیکی شود.

در حضور پارامتر غیرموضعی، با تغییر ولتاژ استاتیک، فرکانس طبیعی و شکل مود نانوسوییچ‌کربنی تغییر می‌کنند و پدیده پولین دینامیکی را تحت تأثیر قرار می‌دهند. پس وابستگی دو متغیره فرکانس طبیعی به ولتاژ اولیه استاتیکی و پارامتر غیر موضعی قابل درک است.

با درنظرگرفتن پارامتر غیرموضعی و مقایسه دو حالت بودن و نبودن نیروی واندروالس، علی‌رغم حضور نیروی واندروالس در سیستم ولتاژ پولین دینامیکی زیاد شد. پس اثر غیرموضعی بر نیروی واندروالس در تحلیل پولین دینامیکی غالب شده ‌است.

در بررسی ارتعاش نانوحسگر جرمی و رسیدن به ناپایداری تحت حرکت جرم خارجی بر روی آن، لزوم بکارگیری شکل مودی که نرمال باشد و از حل مسأله همگن و خطی سیستم بدست آید اساسی‌ترین موضوع بحث ارتعاش سازه‌ها تحت بار محرک است، که در تحلیل دینامیکی از حل مسئله مقدار ویژه معادله حاکم استخراج گردید. با فرض نوسان پایدار تیر تحت ولتاژ معینی قبل از حضور نانو ذره در سیستم و سایر فرض‌های اساسی پیرامون مسائل ارتعاش سازه‌ها تحت بار محرک، معادلات حل شدند.
در تحلیل ارتعاشی نتیجه زیر بدست آمد:

اگر با اعمال ولتاژ به سیستم (بطوری که اندازه ولتاژ اعمالی کمتر از ولتاژ ناپایداری دینامیکی ولی تقریباً نزدیک به آن باشد) نانوحسگرسوییچی‌ مجبور به نوسان پایا گردد، امکان حضور نانو ذره خارجی با جرم و سرعت معین روی نانولوله و حرکت آن در مسیر نوسان نانولوله، وقوع پدیده ناپایداری کششی را محتمل می‌کند. در واقع تابع زمانی حرکت نانو ذره با فرکانس تحریک ثابتی که به سرعت ذره مربوط می‌شود، ارتعاش نانولوله ‌کربنی را تشدید می‌‌کند، در نهایت نانولوله مجبور به رزونانس شده، و پدیده پولین اتفاق می‌افتد.

پیشنهادها برای کارهای بعدی

با توجه به‌اینکه مسیر کارهای انجام شده در پژوهش حاضر درچارچوب تحلیل سیستم با رعایت اصول پایه‌ای ارتعاش در برخورد با مدل فیزیکی و ریاضی مساله و فرض‌هایی است تا مدل واقعی مساله را ساده‌تر کرده تا صرفاً امکان وقوع ایده‌ی نوین خود را بررسی کند، چنانچه هدف طراحی سیستم سوییچینگ باشد، نیازمند مدلسازی دقیق‌تر، و درنظرگرفتن فرض‌ها و پدیده‌های معمول‌ فیزیکی در سیستم‌های الکترومکانیک هستیم. موارد ذیل به‌عنوان پیشنهاد برای کارهای بعدی معرفی می‌شوند.

- - تحلیل ناپایداری کششی دینامیکی با ولتاژ متناوب.
- - مدلسازی نانوسوییچ با بهره گرفتن از مدلهای دیگر تیر مانند تیر تیموشنکو، تیر ردی، تیر لوینسون و مرتبه بالاتر.
- - تحلیل مساله با بهره گرفتن از تئوریهای گرادیان کرنش^[۵۹] و تئوری‌ تنش کوپل^[۶۰].

پیوست

الف- تعریف دستور روش bvp4c در متلب

فرم کلی BVPs دو نقطه که در این کار از آن استفاده می‌شود، به مجموعه‌ای از ODE های مرتبه اول تبدیل می‌شود:

و مجموعه‌ای از شرایط مرزی که بایستی همگن باشند :

موضوعات: بدون موضوع لینک ثابت

فرم در حال بارگذاری ...

فید نظر برای این مطلب