شماره راهنما :
1845 دكتري
پديد آورنده :
فرخيان، احمد
عنوان :
تحليل رفتار ديناميكي نانولوله ي ساندويچي هوشمند با استفاده از نظريه ي ويسكو-پيزو-الاستيسيته ي سطحي
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده، 101ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مهدي سلماني تهراني
استاد مشاور :
عليرضا شهيدي
توصيفگر ها :
نانو لوله ساندويچي , لايه پيزوالكتريك , تنش سطحي , ويسكوالاستيك , نظريه ي برشي زيگزاگ
استاد داور :
صالح اكبرزاده، محمد سيلاني، عباس لقمان
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/10/07
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/10/14
چكيده فارسي :
با توجه به كاربردهاي فراوان نانولوله¬ها در سيستم¬هاي نانوالكترومكانيك، حس¬گرهاي ملكولي، مبدل هاي گرمايي، نانو مخزن براي ذخيره¬سازي گاز و شاخه¬هاي پزشكي مثل انتقال دارو، وجود يك حس¬گر و محرك در سطح داخلي يا خارجي آن مي¬تواند به كارايي آن¬ها بيافزايد. در اين رساله، رفتار ديناميكي يك نانولوله ساندويچي هوشمند تحليل شده است. هسته اين نانوسازه از يك نانولولهيكربني است كه با لايه¬هاي پيزوالكتريك اكسيد روي پوشش داده شده است. نانولوله تحت ميدان مغناطيسي و لايه¬هاي اكسيد روي تحت ميدان الكتريكي هستند. لايه¬هاي اكسيد روي در سطح داخلي و خارجي نانولوله¬ي¬كربني نقش حس¬گر و محرك را دارند. نانولوله¬ بر روي بستر ويسكو الاستيك واقع شده كه با استفاده از مدل ويسكوپاسترناك، مدل سازي مي¬گردد. اين مدل شامل خاصيت الاستيك، ميرايي و برش محيط ويسكو-الاستيك بوده و از اين نظر مدل كاملتري نسبت به مدل¬هاي الاستيك است. نظريه¬ي پيزوالاستيسيته¬ي غير موضعي براي درنظر گرفتن اثر مقياس كوچك به¬كار گرفته مي¬شود و از مدل كلوين براي مدل¬سازي نانولولهيكربني و اكسيد روي ويسكو-الاستيك استفاده شده است. نانولوله به¬صورت ارتوتروپ فرض شده و با توجه به اينكه سطح نانولوله¬ها نسبت به حجم دروني آن¬ها مقدار قابل ملاحظه¬اي دارند، تنش هاي سطحي نيز بر اساس نظريه گورتين- مورداچ در نظر گرفته شده است. براي به¬دست آوردن معادله¬هاي حاكم بر سيستم، از نظريه¬ي¬ برشي زيگزاگ به¬كمك روابط انرژي و اصل هميلتون استفاده شده است. در نهايت، با استفاده از روش¬ عددي تقريبات مربعي، محدوده¬ي ديناميكي و فركانس سازه محاسبه شده است. به-منظور راستي‌آزمايي نتايج از همگرايي روش عددي استفاده شده و به¬منظور اعتبارسنجي، نتايج با كار ساير محققان در حالت ساده¬تر مقايسه گرديده است. تأثير پارامترهاي مختلفي مانند مقياس كوچك، اثر تنش هاي سطحي، محيط ويسكوپاسترناك، ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي روي محدوده¬ي ديناميكي و فركانس نانولوله ساندويچي هوشمند بررسي شده است. نتايج حاكي از آن است كه با اعمال ميدان الكتريكي و مغناطيسي مي¬توان رفتار ديناميكي نانوسازه را كنترل نمود. همچنين بدون استفاده از كنترل¬كننده، محدوده¬ي پايداري ديناميكي در فركانس تحريك پايين¬تري خواهد بود. اگر در اين حالت از يك كنترل¬كننده استفاده شود، فركانس تحريكي كه منجر به شكل گيري محدوده¬ي ناپايداري مي¬شود، افزايش مي¬يابد. با اعمال ميدان مغناطيسي در راستاي طولي و محيطي، محدوده¬ي پايداري ديناميكي به سمت راست حركت مي¬كند، فركانس نانوسازه بيشتر شده و نانوسازه همواره در حالت زيرميرا قرار دارد.
چكيده انگليسي :
Due to the great application of nanotubes in nano-electro-mechanical system (NEMS), molecular sensor, heat exchanger, nano shell for gas and drag delivery, existence of sensor and actuator at the inner and outer surfaces of nanotubes can improve their performance. In this project, dynamic analysis of smart sandwich nanotubes is studied. The core of this nano-structure is carbon nanotubes (CNT) which is covered by zinc oxide (ZnO) at the inner and outer surfaces. The CNT and ZnO layers are subjected to magnetic and electric fields. The ZnO layers at the inner and outer surfaces are as sensor and actuator, respectively. The nano-structure is located on viscoelastic medium which is simulated by visco-Pasternak model containing elastic, shear and damp elements. The nonlocal piezoelasticity theory and Kelvin-Voigt theories are used for capturing the size and structural damping effects, respectively. Due to high surface to volume ration of nanotubes, the surface effects are assumed by Gurtin-Murdoch theory. For obtaining the motion equations, the zigzag shear deformation theory with the help of energy method and Hamiltonʹs principle are applied. Utilizing differential quadrature method, the dynamic stability region and frequency of the structure are calculated. For validation of this work, present results are compared with other published work neglecting extra element. The effects of nonlocal parameter, surface stress, viscoelastic medium, electric and magnetic fields are shown on the dynamic stability region and frequency of the smart sandwich nanotubes. The results show that with applying magnetic and electric field, the dynamic behaviour of the nano-structure can be controlled.
استاد راهنما :
مهدي سلماني تهراني
استاد مشاور :
عليرضا شهيدي
استاد داور :
صالح اكبرزاده، محمد سيلاني، عباس لقمان
