تحليل ارتعاشات نانوپروب آلتراسونيك بر اساس نظريه گراديان كرنش غير محلي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده در اين پايان نامه به بررسي رفتار ارتعاشي ميكرو/نانو پروب التراسونيك بر اساس نظريه گراديان كرنش غير محلي پرداخته مي¬شود. نانوپروب به شكل يك ميله يك سرگيردار و با سطح مقطع متغيّر مدل‌سازي شده است و داراي دو بخش هورن و پيزوالكتريك مي‌باشد كه بخش هورن با سه سطح مقطع نمايي، تواني يك دوم و يك سوم مورد بررسي قرار مي¬گيرد. با اعمال ولتاژ هارمونيك به پيزوالكتريك، نيروي پيزوالكتريك به صورت نوساني وارد مي شود كه اين نيرو باعث ارتعاشات مجموعه شده و به دليل كاهش سطح مقطع، در هورن تقويت مي گردد. براي دستيابي به معادلات حاكم، پس از لحاظ ميدان جابه‌جايي از روابط گراديان كرنش غيرموضعي استفاده نموده و انرژي جنبشي و كرنشي ميله استخراج و معادلات ديناميكي حاكم از اصل هميلتون به دست مي‌آيد. در ادامه رفتار ارتعاشي سيستم در دو حالت ارتعاشات آزاد و اجباري مورد ارزيابي قرارمي¬گيرد. معادله‌ي ارتعاشي حاكم از طريق دو روش تحليلي و المان محدود حل مي¬گردد. در روش حل تحليلي با استفاده از روش گالركين و روش ريلي ريتز، ابتدا فركانس¬هاي طبيعي و شكل مودها تعيين شده و سپس با استفاده شكل مودهاي به دست آمده، جابجايي انتهاي پروب تعيين خواهد شد. در حل عددي از تركيب دو روش تفاضل محدود و المان محدود بهره گرفته شده و فركانس¬هاي طبيعي و پاسخ ارتعاشي به دست مي¬آيد. پس از سنجش همگرايي در دو روش، نتايج حاصل از روش¬ها با يكديگر مقايسه و تطابق نتايج ملاحظه مي شود. در ادامه به بررسي نتايج حاصل از تئوري¬هاي مختلف كلاسيك، تئوري غيرموضعي و گراديان كرنش غيرموضعي پرداخته و تفاوت و خطاي ناشي از دو تئوري غيرموضعي و كلاسيك مورد بررسي قرار مي¬گيرد و در نهايت تاثير شكل هورن و ميزان نسبت سطح مقطع انتها در نمودارهاي پاسخ فركانسي و حساسيت ارزيابي مي شود.

211523

طراحي كاربردي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان

مهدي مجاهدي