تعیین ناپایداری کششی غیر خطی وابسته به اندازه برای نانو تیرهای دو سر درگیر با استفاده از تئوری گرادیان کرنش و روش پریشیدگی هوموتوپی

در دهه اخیر مدل کردن ناپایداری سازه های نانویی علاقه مندان زیادی را درزمینه نانو مکانیک و مکاترونیک به خود جلب کرده است. سوئیچ های نانو مکانیکی اساس ساخت و طراحی سیستم های میکرو الکترومکانیکی مانند نانو عملگرها هستند. یک نوع معمول سیستم های میکرو الکترومکانیکی نانو تیرهای دو سر درگیر بوده که در آینه های میکرو استفاده می شود. در مقیاس نانو کاهش فاصله بین دو الکترود باعث ایجاد تعامل مولکولی نیروی واندروالس می شود که باید در طراحی و ساخت سیستم های نانو موردتوجه قرار گیرد. در این مقاله نظریه گرادیان کرنش برای پیش بینی ناپایداری ولتاژ کششی وابسته به اندازه نانو تیرها که شامل زیرمجموعه ای از سیستم های الکترومکانیکی هستند بکار برده می شود. نظریه کرنش غیرخطی ون کارمن برای به دست آوردن معادله حاکم غیرخطی بر تیر استفاده شده و نیز اثر نیروی واندروالس در معادلات حاکم در نظر گرفته شده است. روش تحلیلی پریشیدگی هوموتوپی برای حل معادلات غیرخطی سیستم بکار برده شد و اثر نیروی جاذبه بین مولکولی واندروالس و اثر وابستگی به اندازه و نیز اهمیت اثر توام وجود این دو پارامتر روی عملکرد ناپایداری سیستم، ازجمله خیز میانی ماکزیمم و ولتاژ ناپایداری موردبحث قرارگرفته است. بر اساس یافته های این تحقیق می توان نتیجه گرفت که نیروی بین مولکولی واندروالس ولتاژ ناپایداری را کاهش می دهد و پارامتر اثر اندازه در مقیاس های نانو منجر به افزایش پارامترهای ناپایداری ازجمله ولتاژ ناپایداری می گردد. همچنین روش پریشیدگی هوموتوپی می تواند به عنوان یک روش کارآمد برای تحلیل سازه های نانویی در مقیاس کمتر از میکرون مورداستفاده قرار گیرد.