پديد آورنده :
مناقب، امير محمد
عنوان :
بررسي اثر فلكسوالكتريسيته و برداشت انرژي از نانوتير تيموشنكو
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
ده، 76ص.: مصور، جدول، نمودار(رنگي)
يادداشت :
ص. ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
سعيد ضيائي راد
توصيفگر ها :
كوپلينگ الكترومكانيكي , گراديان كرنش , تير اويلر- برنولي , فركانس طبيعي اتصال , فركانس طبيعي مدار باز
استاد داور :
مصطفي غيور، حسن نحوي
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/10/12
چكيده فارسي :
چكيده فلكسوالكتريسيته كوپل بين قطبش و گراديان كرنش است اين پديده يك اثر فراگير در همه مواد با هر تقارني است كه كشف آن به چند دهه قبل برميگردد با اين وجود بررسي و مطالعات فلكسوالكتريسيته در جامدات به علت مقدار كم ظاهري اين اثر در نمونههاي حجيم نادر است با توسعه تكنولوژي مقياس نانو عالقه به فلكسوالكتريسيته تجديد شده است زيرا گراديان كرنش بزرگ اغلب در مقياس نانو آشكار ميگردد كه اين خود منجر به اثر فلكسوالكتريك قوي ميشود در اين مقياس خواص مواد ارتباط قوي با اندازه نشان ميدهند در پژوهش حاضر بنيان اثر فلكسوالكتريك در جامدات معرفي و نگاهي به كاربردهاي بالقوه اين پديده الكترومكانيكي ميشود به طور مشخص برداشت انرژي از ارتعاشات مكانيكي محيط كه راهي جذاب براي تأمين منابع وسايل ميكرو و نانوي خودتوان ميباشد بررسي ميگردد به هرحال پيزوالكتريسيته تنها محدود به مواد مشخصي ميباشد بدين منظور در پژوهش حاضر نخست امكان برداشت انرژي با استفاده از پديده فلكسوالكتريسيته در مدل تير اويلر برنولي بررسي ميشود پس از آن به منظور مطالعه دقيقتر اثر و پارامترهاي مؤثر در برداشت انرژي مدل تير تيموشنكو در مقياس زيرميكرون و نانو به همراه اثرات فلكسوالكتريسيته توسعه داده شده است با استفاده از اصل تغييرات و هاميلتون معادالت حاكم و شرايط مرزي مربوطه به دست آورده ميشود از آنجايي كه كرنش نرمال و برشي براي تير تيموشنكو لحاظ ميگردد اثر فلكسوالكتريك القا شده توسط گراديان اين كرنشها سبب مدل عموميتري ميگردد براساس اين مدل جديد مسئله برداشت انرژي تير يكسر گيردار تحت تحريك هارمونيك پايه بررسي و اثر فلكسوالكتريسيته روي تيرهاي ديالكتريك تيموشنكو تحليل ميگردد مدل توسعهداده شده مدل تير تيموشنكوي كالسيك را هنگام عدم درنظرگيري فلكسوالكتريسيته پوشش ميدهد نمودارهاي تغيير شكل و عملكرد سيستم شامل خيز چرخش ولتاژ چگالي توان و موارد ديگر ترسيم شدهاند نتايج نشان ميدهند كه تأثير فلكسوالكتريسيته روي ولتاژ و توان خروجي براي ضخامتهاي كم اليه مهم است و به طور قابل مالحظهاي با كاهش ضخامت از مقياس ميكرو به نانو افزايش مييابند همچنين فلكسوالكتريسيته تأثير قابل مالحظهاي روي تغييرشكل تير دارد بدين صورت كه هر دو مورد خيز و چرخش حاصل شده توسط اين مدل بزرگتر از مقدار پيشبيني شده توسط مدل تيموشنكوي كالسيك است و اختالف مقادير بين دو مدل وقتي ضخامت تير كوچك ميشود خيلي زياد است اين امر به دليل گراديانهاي كرنش نرمال و برشي بزرگ در مقياس نانو مي باشد به عالوه تغييرات ضرايب فلكسوالكتريسيته و درنظرگيري اين اثر نه تنها تغيير شكل تير را تحت تأثير قرار ميدهد بلكه به طور قابل مالحظهاي فركانس طبيعي تير را تغيير ميدهد همچنين اثر تحريك پايه و افزودن جرم نوك تير در برداشت انرژي نشان داده ميشود با توجه به موارد مطرح شده ميتوان نتيجه گرفت برداشت انرژي بر پايه اثر فلكسوالكتريسيته ميتواند جايگزين مناسبي براي برداشتگرهاي نانوپيزوالكتريك باشد برداشتگر انرژي فلكسوالكتريك حتي براي تير تك اليه متقارن نيز كاربرد دارد و عالوه بر گستره وسيع انتخاب مواد امكان برداشت انرژي در دماي باال برخالف پيزوالكتريسيته را ميتوان از آن متصور بود پژوهش حاضر راهنمايي براي تحليل نانوتير فلكسوالكتريك فراهم آورده و نيز براي فهم پاسخ الكترومكانيكي در مقياس نانو و طراحي وسايل ديالكتريك مفيد است كلمات كليدي برداشت انرژي فلكسوالكتريسيته كوپلينگ الكترومكانيكي گراديان كرنش تئوري تير تيموشنكو تئوري تير اويلر برنولي فركانس طبيعي اتصال كوتاه فركانس طبيعي مدار باز
چكيده انگليسي :
72 مراجع 1 P Zubko G Catalan and A K Tagantsev Flexoelectric effect in solids Annual Review of Materials Research Vol 43 pp 387 421 2013 2 E Bursian and Z OI Changes in curvature of a ferroelectric film due to polarization Soviet Physics Solid State USSR Vol 10 pp 1121 1128 1968 3 R B Meyer Piezoelectric effects in liquid crystals Physical Review Letters Vol 22 p 918 1969 4 V Indenbom E Loginov and M Osipov Flexoelectric effect and crystal structure Kristallografiya Vol 26 pp 1157 1162 1981 5 A G Petrov Electricity and mechanics of biomembrane systems flexoelectricity in living membranes Analytica Chimica Acta Vol 568 pp 70 83 2006 6 A Buka and N ber Flexoelectricity in liquid crystals Theory Experiments and Applications World Scientific 2012 7 V Mashkevich and K Tolpygo Electrical optical and elastic properties of diamond type crystals 1 Soviet Physics JETP USSR Vol 5 pp 435 439 1957 8 S M Kogan Piezoelectric effect during inhomogeneous deformation and acoustic scattering of carriers in crystals Soviet Physics Solid State Vol 5 pp 2069 2070 1964 9 R Maranganti M Majdoub and P Sharma Flexoelectricity in nanostructures and ramifications for the dead layer effect in nanocapacitors and giant piezoelectricity APS March Meeting Abstracts p 1193 2009 10 X Liang S Hu and S Shen Effects of surface and flexoelectricity on a piezoelectric nanobeam Smart Materials and Structures Vol 23 p 035020 2014 11 G Catalan A Lubk A Vlooswijk E Snoeck C Magen A Janssens et al Flexoelectric rotation of polarization in ferroelectric thin films Nature Materials Vol 10 pp 963 967 2011 12 A Abdollahi C Peco D Mill n M Arroyo G Catalan and I Arias Fracture toughening and toughness asymmetry induced by flexoelectricity Physical Review B Vol 92 p 094101 2015 13 N Sharma C Landis and P Sharma Piezoelectric thin film superlattices without using piezoelectric materials Journal of Applied Physics Vol 108 p 024304 2010 14 N Sharma C Landis and P Sharma Erratum Piezoelectric thin film super lattices without using piezoelectric materials J Appl Phys 108 024304 2010 Journal of Applied Physics Vol 111 p 059901 2012 15 A Tagantsev Piezoelectricity and flexoelectricity in crystalline dielectrics Physical Review B Vol 34 p 5883 1986 16 M Majdoub P Sharma and T Cagin Enhanced size dependent piezoelectricity and elasticity in nanostructures due to the flexoelectric effect Physical Review B Vol 77 p 125424 2008 17 R Maranganti N Sharma and P Sharma Electromechanical coupling in nonpiezoelectric materials due to nanoscale nonlocal size effects Green s function solutions and embedded inclusions Physical Review B Vol 74 p 014110 2006 18 J Y Fu W Zhu N Li and L E Cross Experimental studies of the converse flexoelectric effect induced by inhomogeneous electric field in a barium strontium titanate composition Journal of Applied Physics Vol 100 p 024112 2006 19 W Ma and L E Cross Flexoelectric effect in ceramic lead zirconate titanate Applied Physics Letters Vol 86 p 072905 2005
استاد راهنما :
سعيد ضيائي راد
استاد داور :
مصطفي غيور، حسن نحوي
