چكيده فارسي :
چكيده:
سيستمهاي ميكروالكترو مكانيكي امروزه كاربردهاي گستردهاي در صنايع مختلف پيدا كردهاند. اساس عملكرد اين سيستمها حركت استاتيكي و يا ديناميكي يك عضو مكانيكي انعطاف پذير مانند تير و يا صفحه در اثر تحريك الكترواستاتيك، الكترو مغناطيس و يا حرارتي ميباشد. در بسياري از موارد مانند حسگرهاي جرم و يا حسگرهاي فشار، عضو انعطاف پذير يك ميكرو صفحه دايرهاي ميباشد. در اثر حركت ديناميكي و به دليل اصطكاك داخلي، در اين ميكروصفحه حرارت توليد ميشود كه خود ميتواند بر روي پاسخ مكانيكي سيستم تاثيرگذار باشد. بنابراين بررسي رفتار ميكروصفحه تحت تحريك حرارتي داراي اهميت بوده و ميتواند در طراحي و تحليل اين سيستمها سودمند باشد. هدف از كار حاضر بررسي رفتار ترمومكانيكي ميكروصفحه دايرهاي بر اساس نظريه گراديان كرنش ميباشد. بدين منظور، با استفاده از روش انرژي و با به كارگيري روابط ترموالاستيسيته، معادلات حاكم بر رفتار ميكروصفحه استخراج گرديده و با استفاده از روش المان محدود و همچنين روش نيمه تحليلي حل و نتايج با هم مقايسه شده است. تطبيق خوب ميان نتايج روشهاي گفته شده بيانگر درستي فرآيند حل ميباشد. همچنين نتايج نشان ميدهد كه با كاهش نسبت شعاع به مقياس طول تفاوت خيز در حالت كلاسيك و غيركلاسيك بيشتر نمايان ميشود. در اين حالت نظريه كلاسيك خيز كمتري براي ميكروصفحه پيشبيني ميكند. براي ابعاد بزرگ (ديسك با شعاع بزرگتر از 20 برابر مقياس طول) اثر اندازه ناچيز ميشود و ميتوان از عبارتهاي وابسته به ابعاد صرفنظر نمود.
چكيده انگليسي :
Abstract:
Nowadays Micro-Electro-Mechanical Systems are widely used in various industries. The performance of these systems is based on the static or dynamic motion of flexible mechanical members (such as a beams or plates) under electrostatic, electromagnetic or thermal actuation. In many cases, such as mass sensors and pressure sensors, flexible member is a circular micro plate. Due to dynamic motion of the plate and the internal friction, heat is generated in the microplate that can influence the mechanical response of the system. Therefore, investigation of the behavior of microplate under thermal actuation is important and it can be useful in the design and analysis of these systems. In this work, thermomechanical behavior of circular microplates is investigated based on the strain gradient theory. At first, using the energy method and thermoelasticity equations, the equation governing the behavior of microplate is derived. Then using the finite element method as well as a semi-analytical method mechanical response of the non-classic model is analyzed and compared to the results of the classical model and the influence of size-dependency on the response of the microplate is discussed. Good agreement between the results of the above mentioned approaches is achieved that shows the accuracy of the utilized methods. The results also show that decreasing the ratio of the radius to the length scale parameter, increases the difference between the classical and non-classical results. In this case, classical theory underestimates the in-plane deflection of the microplate. For large dimensions (disk with a radius 20 times larger than the length scale parameter) the effect of size dependency becomes negligible.
