تحلیل ارتعاشی نانوتیر حسگر جرم در مودهای بالا با در نظر گرفتن اثر ابعاد در مقیاس نانو

در مقیاس نانو، استفاده از نانوتیرهای مرتعش در کاربرد حسگر جرم­های ناچیز بسیار متداول بوده و مورد بررسی بسیاری از محققان فناوری نانو می­باشد. این مقاله به تحلیل دینامیکی و ارتعاشی نانوتیرهای حسگر جرم در مودهای مختلف ارتعاشی با در نظر گرفتن اثر ابعاد در مقیاس نانو می­پردازد. بدین منظور، معادلات حاکم بر ارتعاش عرضی یک نانوتیر با در نظر گرفتن اثر ابعاد و جرم حسگر در فاصله دلخواه از تیر و با استفاده از نظریه الاستیسیته غیرمحلی استخراج می­شود. با استفاده از اصل همیلتون، معادلات نهایی و شرایط مرزی نانوتیر حسگر جرم بدست آمده و از روش تحلیلی، مشخصات فرکانسی نانوتیر حسگر جرم به­دست می­آید. سپس اثر ابعاد و جرم حس شده بر رفتار فرکانسی نانوتیر به ویژه در مودهای بالاتر ارتعاشی شبیه­سازی می شود. نتایج نشان می­دهد که ویژگی حسگر جرم نانوتیر در مودهای بالاتر افزایش یافته و لذا کاربرد نانوتیر حسگر جرم در مودهای بالاتر ارتعاشی حایز اهمیت است. همچنین مشاهده می­شود که اثر ابعاد در مودهای بالاتر ارتعاشی غیرقابل چشم­پوشی بوده و این اثرات بر فرکانس طبیعی بیشتر از تابع شکل مود نانوتیر است.        

کلیدواژه ها:

نانوتیر ، حسگر جرم ، ارتعاش ، غیر محلی ، اثر ابعاد ، مود بالا