توصيفگر ها :
ميكروتير , پروالاستيك , كوپل تنش اصلاحي , كنش الاستيسيته , ارتعاش
چكيده فارسي :
كمتر از پنجاه سال است كه پيرامون موادي با خصوصيات ويژه، به نام مواد پروالاستيك، تحقيقات دانشمندان به صورت جدي، شروع شده است. اين مواد، داراي تخلخل بوده و درون حفره‌هاي اين مواد، سيال وجود دارد. وجود منافذ با ارتباطي كه به شكل محوري، بين آنها ايجاد مي‌شود، موجب افزايش استحكام و حد توانايي آنها شده و طول عمر بيشتري در افزايش سيكل‌هاي بارگذاري دارند. اين پژوهش به انجام محاسبات طراحي ميكروتيرهايي مي‌پردازد كه از تئوري پروالاستيك، در ساخت آنها، استفاده مي‌شود. اين ميكروتيرهاي پروالاستيك، امكان استفاده در ميكروسكوپ‌هاي نيرو اتمي را دارند كه تعداد ارتعاشات قطعه حسگر آنها در طول عمر ميكروسكوپ، از مرز ميليونها بارگذاري، مي‌گذرد و افزايش طول عمر اين المان در ميكروسكوپ نيرو اتمي باعث افزايش مدت زمان استفاده از اين نوع ميكروسكوپ‌ها، مي‌شود.
از ديگر كاربردهاي اين تئوري، طراحي و ساخت ميكروتيرهاي پروالاستيك هوشمند است. با توجه به تأثيري كه دما بر چگالي سيالات دارد، مي‌توان اين ميكروتيرها را به گونه‌اي طراحي كرد كه تغييرات دمايي، موجب تغيير در چگالي سيال شده و عكس‌العمل‌هاي دلخواه را از ميكروتير، دريافت كرد. همچنين استفاده از بستر الاستيك در به كار بردن ميكروتيرهاي پروالاستيك است كه موجب كاهش خيز خواهد.
در طراحي ميكروتيرهاي پروالاستيك، آنچه مد نظر طراح است، ايجاد عضوي با مقاومت و سختي هندسي بالاست، در راستاي اين هدف، يكي از مهمترين فاكتورهايي كه موجب خستگي يا به بيان بهتر، شكست در اثر خستگي كه خود نتيجه حركت نقطه‌اي در ميكروساختار است و باعث انتشار مي‌شود، ارتعاش مي‌باشد و با اين ديدگاه، اين پژوهش انجام شده تا ابتدا به بحث طراحي ميكروتيرهاي پروالاستيك با توجه به معادلات پايه، بپردازد و سپس محاسبات ارتعاشي ميكروتيرهاي پروالاستيك را با لحاظ كردن تئوري وابسته به ابعاد، انجام دهد و در اين ميان نيز، بواسطه ابعاد ميكروتير، از تئوري كرنش الاستيسيته يا كوپل تنش اصلاح شده، بهره گرفته مي‌شود.
چكيده انگليسي :
For less than fifty years, scientists have begun serious research on materials with special properties, called prolastic materials. These materials have porosity and there is fluid inside the cavities of these materials. The presence of pores with the connection that occurs axially between them, increases their strength and capacity and have a longer lifespan in increasing load cycles. This research deals with the design calculations of micro beams that use prolastic theory in their construction. These prolastic microscopes can be used in atomic force microscopes where the number of vibrations of their sensor part exceeds millions of loads during the microscope life, and increasing the lifespan of this element in A.F.M increases the duration of use of an A.F.M.
Another application of this theory is the design and fabrication of intelligent prolastic microbeams. The summary of the work done is as follows:
The first step was to discuss the convergence of the solution method to ensure that the results have the minimum deviation in different input values. Then, in the second step, the microbeam, without porosity and with zero viscosity, was analyzed to see if the results obtained from the correction stress couple theory are consistent with the classical results of the continuous medium or not. The third step was taken by considering the zero viscosity and the effects of porosity changes on the strength of the structure and the maximum range of displacement. In the fourth step, the structure was analyzed in the state of constant porosity and variable viscosity. The fifth step was to examine the structure in the state of constant fluid viscosity and variable porosity. In the sixth step, the maximum displacement of the structure was analyzed in the state of change of viscosity on constant porosity. The seventh step was to investigate the effect of the dimensionless parameter of the length scale on the structure in a state where the viscosity of the fluid was constant. The eighth step, the structure was analyzed in a state that does not have porosity. The ninth step was to investigate the changes in the first natural frequency of the structure when the strength of the structure increased. In the last step, the structure was analyzed in a state where the viscosity of the fluid and the porosity of the structure increased at the same time. and finally, when the combined effect of the porosity and the frequency response of the structure was investigated, it was observed that the frequency of the structure depends on It has porosity, and if the porosity increases the structure, the resonance frequency becomes larger and the maximum amplitude of displacement becomes lower.
Keywords:
