Nonlinear dynamic analysis of an atomic force microscope submerged in liquid based on strain gradient theory

Article Type:
Research/Original Article (دارای رتبه معتبر)
Abstract:
In this study, nonlinear behavior of an atomic force microscopes (AFM) immersed in acetone, water, carbon tetrachloride (CCl4), and 1-butanol is investigated using non-classical strain gradient theory. In this theory, the size effect of system is taking into account by means of material length scale parameter. The nonlinear behavior of the AFM is due to the nonlinearity of the AFM tip–sample interaction caused by the Van der Waals attraction/repulsion force. Behavior of micro beam immersed in liquid is completely different with its behavior in air and vacuum due to the existence of hydrodynamic force. The Resonant frequencies, mode shapes, governing nonlinear partial and ordinary differential equations (PDE and ODE) of motion, stability analysis, boundary conditions, potential function and phase-plane of the system are obtained analytically in the present study. Furthermore, the results are compared with the one obtained by the modified couple stress theory. For this purpose, the AFM and the probe at the free end of micro beam are modeled as a lumped mass. The fixed end of micro beam is excited by piezoelectric element. The nonlinear PDE of motion is derived based on Euler-Bernoulli theory by employing the Hamilton principle. The Galerkin method is utilized to gain the governing nonlinear ODE of motion and the obtained ODE is analytically solved by means of perturbation techniques.
Language:
Persian
Published:
Modares Mechanical Engineering, Volume:17 Issue: 12, 2018
Pages:
275 to 285
magiran.com/p1784237  
دانلود و مطالعه متن این مقاله با یکی از روشهای زیر امکان پذیر است:
اشتراک شخصی
با عضویت و پرداخت آنلاین حق اشتراک یک‌ساله به مبلغ 1,390,000ريال می‌توانید 70 عنوان مطلب دانلود کنید!
اشتراک سازمانی
به کتابخانه دانشگاه یا محل کار خود پیشنهاد کنید تا اشتراک سازمانی این پایگاه را برای دسترسی نامحدود همه کاربران به متن مطالب تهیه نمایند!
توجه!
  • حق عضویت دریافتی صرف حمایت از نشریات عضو و نگهداری، تکمیل و توسعه مگیران می‌شود.
  • پرداخت حق اشتراک و دانلود مقالات اجازه بازنشر آن در سایر رسانه‌های چاپی و دیجیتال را به کاربر نمی‌دهد.
دسترسی سراسری کاربران دانشگاه پیام نور!
اعضای هیئت علمی و دانشجویان دانشگاه پیام نور در سراسر کشور، در صورت ثبت نام با ایمیل دانشگاهی، تا پایان فروردین ماه 1403 به مقالات سایت دسترسی خواهند داشت!
In order to view content subscription is required

Personal subscription
Subscribe magiran.com for 70 € euros via PayPal and download 70 articles during a year.
Organization subscription
Please contact us to subscribe your university or library for unlimited access!