بررسی اثر میدان سیال بر ارتعاشات میکروتیر خمیده براساس تئوری مکانیک محیط های پیوسته غیر کلاسیک

میکروتیرها نقشی کلیدی در فرآیندهای مکانیکی و طراحی سازه های میکرو و نانو ایفا می کنند. تحلیل پایداری مکانیکی این سازه ها، به ویژه در حضور جریان داخلی سیال، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پژوهش، پایداری یک میکروتیر حاوی جریان داخلی سیال مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور لحاظ کردن ابعاد نانومتری میکروتیر، از تئوری کوپل تنش غیرمحلی برای بخش جامد و تئوری سرعت اصلاحی برای بخش سیال استفاده شده است. جریان سیال درون میکروتیر بر اساس معادلات ناویراستوکس تحلیل شده و معادلات حاکم بر بخش جامد نیز با بهره گیری از اصول همیلتون استخراج گردیده است. همچنین، تعامل سیال-جامد به صورت کوپل دوطرفه در نظر گرفته شده است. حل معادلات دیفرانسیل حاکم با روش عددی گلرکین و انتگرال گیری گوس کوادراچر انجام گرفته است. نتایج نشان می دهد که اثرات اندازه در تحلیل پایداری تاثیر قابل توجهی دارند و نادیده گرفتن مکانیک محیط های پیوسته غیرکلاسیک می تواند خطاهای معناداری ایجاد کند. علاوه بر این، خمیدگی های کوچک تاثیر چشمگیری بر ارتعاشات سیستم میکروتیر دارند. افزایش سرعت جریان سیال منجر به افزایش ناپایداری سیستم و کاهش فرکانس طبیعی آن می شود. همچنین، نوع سیال تاثیر قابل ملاحظه ای بر فرکانس طبیعی سامانه دارد. به طور کلی، این پژوهش نشان می دهد که مدل سازی دقیق مکانیکی میکروتیرها، همراه با در نظر گرفتن اثرات اندازه، می تواند در طراحی و تحلیل سازه های میکرو و نانو موثر باشد.

کلیدواژه ها:

میکروتیر ، پایداری مکانیکی ، تعامل سیال-جامد ، تئوری کوپل تنش غیرمحلی ، فرکانس طبیعی