برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
فهرست مطالب:
1-فصل اول : مقدمه 1
1-1-سیستم‌های میکرو و نانو الکترومکانیکی 1
1-1-1- سوییچ‌های الكترواستاتیك… 5
1-1-1-1-مزایا و معایب میکرو و نانوسوییچ‌ها 6
1-1-2-سیستم‌های میکرو و نانو الکترومکانیکی در شناسایی ذره خارجی 9
1-1-3- تئوری‌های کلاسیک و غیر موضعی.. 10
1-1-4-فصل‌بندی پژوهش… 11
1-2-مفاهیم پایه و اصلی 13
1-2-1-تحریک الکترواستاتیک در میدان الکتریکی 13
1-2-2-نیروی بین ملکولی واندروالس 16
1-2-2-1-مقدمه 16
1-2-2-2-تعامل نیروی واندروالس و الکترواستاتیک در نانوسوییچ.. 17
1-2-3-تئوری تنش غیرمحلی.. 18
1-2-4-حسگر جرمی.. 20
1-3-مروری بر ادبیات و تاریخچه موضوع تحقیق 22
1-3-1-مروری بر تاریخچه مدلسازی و طراحی میکرو/نانوسوییچ‌های کربنی 22
1-3-2- مروری بر روش‌های حل عددی و تحلیلی میکرو/نانو تیرهای تحریک‌شده با میدان الکتریکی 25
1-3-3-پیشرفت‌های انجام شده در زمینه سنسورها 29
1-3-4-اهداف پژوهش و سازماندهی.. 32
2-فصل دوم : مدلسازی مسأله. 34
2-1-استخراج معادله حاکم بر مسأله 34
2-2-استخراج شرایط مرزی 38
2-2-1-سوییچ یکسرگیردار 38
2-3- بی‌بعد‌سازی معادلات.. 40
2-4-بسط تیلورنیروهای غیر خطی 41
2-5-حل خطی مسأله. 41
2-6-تاثیر ولتاژ روی فرکانس طبیعی تیر 43
3-فصل سوم : تحلیل استاتیکی و دینامیکی سیستم.. 46
3-1-تحلیل استاتیکی 46
3-1-1-روش حل معادلات مقدار مرزی در متلب 47
3-1-2-نتایج و نمودارهای تحلیل استاتیک 48
3-2-تحلیل دینامیکی 59
3-2-1- مقدمه. 59
3-2-2-استخراج معادله خطی و همگن برای ارتعاش آزاد. 60
3-2-3-حل ارتعاش آزاد مسأله. 62
3-2-3-1-شرایط مرزی طبیعی در 64
3-2-4-روش گالرکین، و حذف وابستگی به مکان در مسئله 66
3-2-5-حل عددی معادله دیفرانسیل غیرخطی وابسته به زمان 68
3-2-6-نمودار ها و نتایج تحلیل دینامیک 69
4-فصل چهارم : بررسی ناپایداری سیستم با حضور ذره جرمی محرک… 77
4-1-مقدمه 77
4-1-1-ارتعاش سازه‌ها تحت بار یا ذره محرک 77
4-1-2-نانو ذره محرک در سیستم‌های نانو الکترومکانیک 78
4-2-فرضیات لازم جهت مدلسازی مسأله 79
4-3-فرموله کردن مسأله 80
4-3-1-معرفی پارامترهای بدون بعد ذره 82
4-4-نتایج عددی و بحث‌ها 83
5-فصل پنجم : ناپایداری استاتیکی غیرخطی غیرمحلی نانوسوییچ نیترید-بور. 88
5-1- مقدمه. 88
5-2-نانوسوییچ نیترید-بور 89
5-3-مدلسازی نانوسوییچ 90
5-3-1-راوابط کرنش-جابجایی.. 90
5-3-2-مواد پیزوالکتریک… 90
5-3-3- نیروی‌های خارجی.. 91
5-3-4-تئوری پیزوالاستسیته غیرمحلی.. 92
5-4-معادلات حاکم 92
5-5-روش حل و نتایج عددی 95
5-5-1-روش مربع‌سازی دیفرانسیلی.. 95
5-5-2-نتایج عددی و بحث‌ها 97
6-فصل ششم : نتیجه‌گیری و پیشنهادها 101
6-1-نتیجه‌گیری 101
6-1-1-لزوم تحلیل و سازماندهی پژوهش 101
6-1-2-نتایج تحلیل و بررسی پژوهش 102
6-2-پیشنهادها برای کارهای بعدی 105
پیوست 106
الف- تعریف دستور روش bvp4c در متلب.. 106
مراجع 108
فهرست شکل‌ها
شکل 1‑1: ماده پیزو الکترویک در حالت تحریک کننده و حس‌کننده(تشخیص واندازه گیری) [3] 3
شکل 1‑2: نمایش حالت روشن و خاموش سوییچ با تحریک الکترواستاتیک[3] 6
شکل 1‑3: تصویری از تحریک الکترواستاتیکی CNT Switch درمداری که با منبع ولتاژ و مقاومت فیدبک تنظیم میشود. 9
شکل 1‑4: شماتیک سه بعدی میکرو/نانو تیرتحریک شده با مدل خازن در میدان الکتریکی.. 14
شکل 1‑5: نمایش تعادل نیروها برای نانو سوییچ کربنی بالای صفحه زمین با هندسه یکسرگیردار 17
شکل 1‑6: نمودار پاسخ فرکانسی تیر یکسرگیردار تحریک شده نزدیک رزونانس اولیه قبل و بعد از شناسایی جرم. پاسخ زمانی میکروتیر قبل و بعد از تشخیص جرم نشان می‌دهد، سوییچی که در فرکانس تحریک ثابت در حال نوسان است، با تشخیص جرم فعال شده (STMT) و سقوط می‌کند[3]. 21
شکل 2‑1: المان تیر اویلربرنولی.. 35
شکل 2‑2: نسبت فرکانس اساسی تیرخمیده به تیر مستقیم بر حسب تغییرات ولتاژ سوییچ یکسرگیردار 44
شکل 2‑3: نسبت فرکانس اساسی تیرخمیده به تیر مستقیم بر حسب تغییرات ولتاژ سوییچ دوسرگیردار 45
شکل 2‑4: تأثیرتغییرات ولتاژ روی نقطه تعادلی تیر یکسرگیردار که حول آن سوییچ نوسان می‌کند. 45
شکل 3‑1: منحنی اعتبار سنجی. جابجایی ماکزیمم برحسب ولتاژ- مقایسه کار حاضر با مدل روتکین ]21[ 49
شکل 3‑2: اثر پارامترغیرموضعی روی ولتاژ ناپایداری استاتیکی.. 50
شکل 3‑3: نمودار جابجایی سر آزاد تیر- برحسب ولتاژ به ازای پارامتر غیر موضعی (0.1) 51
شکل 3‑4: اثر نیروی واندروالس روی ولتاژ ناپایداری استاتیکی.. 52
شکل 3‑5: اثر پارامتر غیرموضعی در تغییر رفتار تیریکسرگیردار تحت بارگذاری سهموی.. 53
شکل 3‑6: تغییر رفتار نمودار جابجایی انتهای تیریکسرگیردار برحسب ولتاژ با ( ) در ازای گپ‌های 1و2و3 نانومتری قبل از پولین 54
شکل 3‑7: اثر نیروی واندروالس و پارامتر غیر موضعی روی ولتاژ ناپایداری استاتیکی تیر دوسرگیردار 55
شکل 3‑8: نمودار جابجایی نقطه میانی تیردوسرگیردار برحسب ولتاژ با ( ) در ازای سه طول 40و60و100 نانومتری قبل از پولین 57
شکل 3‑9: تغییر رفتار نمودار جابجایی نقطه انتهایی تیریکسرگیردار برحسب ولتاژ با ( ) در ازای سه طول 40و60و100 نانومتری قبل از پولین.. 58
شکل 3‑10: رفتار دینامیکی نانولوله یکسرگیردار به ازای ولتاژ مستقیم مختلف بدون حضور نیروی واندروالس 70
شکل 3‑11: رفتار دینامیکی نانولوله یکسرگیردار به ازای ولتاژ مستقیم مختلف در حضور نیروی واندروالس 72
شکل 3‑12: رفتار دینامیکی نانولوله یکسرگیرداربا پارامتر غیرموضعی 0.1 به ازای ولتاژهای مستقیم مختلف بدون نیروی واندروالس 73
شکل 3‑13: رفتار دینامیکی نانولوله یکسرگیردار با پارامتر غیرموضعی 0.1 به ازای ولتاژهای مستقیم مختلف در حضور نیروی واندروالس 74
شکل 3‑14: منحنی رفتار وابستگی دومتغیره فرکانس طبیعی اساسی نانولوله به ولتاژ استاتیکی اولیه و پارامتر غیرموضعی 76
شکل 4‑1: رفتار جابجایی نرمالایز شده انتهای تیر یکسرگیردار حین عبور ذره با ، و . به ازای ولتاژهای کمتر از پولین دینامیک… 85
شکل 4‑2: نمایش ناپایداری کششی تیر در بازه زمانی حرکت ذره به ازای سرعت های مختلف-با پارامتر غیرموضعی 0.1 86
شکل 5‑1: منحنی جابجایی ماکزیمم سوییچ یکسرگیردار نیترید-بور برحسب ولتاژ اعمالی در دوحالت خطی و غیرخطی 98
شکل 5‑2: اثر پارامتر غیرموضعی روی جابجایی ماکزیمم سوییچ یکسزگیردار نیترید-بور 99
شکل 5‑3: تغییرات پتانسیل الکتریکی بدون بعد در طول تیر یکسرگیردار به ازای پارامتر موضعی.. 100
شکل 5‑4: تغییرات پتانسیل الکتریکی بدون بعد در طول تیر دوسرگیردار به ازای پارامتر موضعی.. 100
فهرست جدول‌ها
تحلیل غیر خطی دینامیکی و ارتعاشی نانولوله کربنی در سیستم نانوالکترومکانیک‌سوییچ با بهره گرفتن از تئوری غیرمحلی الاستیسیته 1
جدول 3‑1: پارامترهای هندسی و خواص مکانیکی نانولوله کربنی وثابت‌های نیرویی.. 48
جدول 3‑2: تاثیر گپ در حضور و عدم حضور نیروی واندروالس روی ولتاژ پولین استاتیکی تیریکسرگیردار 56
جدول 3‑3: اثر طول روی ولتاژ پولین استاتیک برای دو تیر یکسرآزاد و دوسرگیردار 58
جدول 3‑4: تاثیر گپ روی ولتاژ ناپایداری نانولوله بدون نیروی واندروالس… 72
جدول 3‑5:تاثیر ولتاژ استاتیک اولیه و پارامترهای غیرموضعی مختلف روی فرکانس اساسی نانولوله یکسرگیردار 75
جدول 4‑1: مشخصه های هندسی سوییچ سنسوری و ویژگی‌های نانولوله کربن.. 84
جدول 4‑2: سرعت و طول زمان حرکت ذره و ولتاژهای اعمال شده به سیستم با هندسه مشخص… … 87
جدول 5‑1: مشخصات هندسی و خواص فیزیکی و مکانیکی نانولوله نیترید-بور 97
چکیده :
سیستم‌های میکرو و نانو الکترومکانیکی به خاطر ویژگی‌های متمایز و مشخصه های منحصر به‌فرد، عمدتاً در دو حوزه حسگرها و عمگرها، در علوم مختلف همچون مکانیک، هوافضا و پزشکی موردتوجه قرارگرفته‌اند. تحریک الکترواستاتیک یکی از ساده‌ترین و پرکاربردترین روش‌های تحریک و راه اندازی این سیستم‌ها بوده که منجر به وقوع ناپایداری در آن‌ها می‌گردد.
پیش‌بینی رفتار استاتیکی و دینامیکی سیستم‌های الکترومکانیکی در ابعاد نانو با تئوری‌های کلاسیک، با خطا همراه بوده است. به همین منظور در تحقیق حاضر، تحریک الکترواستاتیکی نانوسوییچ‌ها و نانوحسگرهای کربنی با بهره گرفتن از تئوری تنش غیرمحلی بررسی میشود. ابتدا معادلات غیرخطی و شرایط مرزی طبیعی حاکم بر مساله با تئوری غیرموضعی بازنویسی شده و جابجایی نانوتیر به دو قسمت استاتیکی و دینامیکی تقسیم می‌گردد. حل معادله استاتیکی انجام شده، و سپس با حل مسأله مقدار ویژه معادله دینامیکی، فرکانس طبیعی و شکل مود نرمالی استخراج میشود که تابع ولتاژ استاتیکی اولیه و پارامتر غیرموضعی است، تا بتواند در روش تقریبی گالرکین برای حل معادلات و تعیین هرچه دقیق‌تر ولتاژ و زمان ناپایداری دینامیکی نانوسوییچ استفاده گردد. در تحلیل ارتعاشی با معرفی مدل جدید نانوحسگرکربنی در حضور نانو ذره محرک کارایی آن امتحان میشود. همچنین ناپایداری کششی غیرمحلی و غیرخطی نانوسوییچ نیترید-بور با تئوری پیزو الاستسیته غیرمحلی بررسی می‌گردد. در نهایت نتایج بدست آمده از تحلیل نمودارهای استاتیکی و دینامیکی و ارتعاشی نشان می‌دهد اثر غیرموضعی رفتار نانوسوییچ الکترومکانیکی را به ویژه در حوزه کمیت‌های ناپایداری تحت تأثیر قرار می‌دهد.
تعداد صفحه : 128
قیمت : 14700 تومان
2 دیدگاه
دیدگاه‌ها بسته است.