مهندسان مکانیک دانشگاه شیراز با مطالعه‌ی اثر حرارت بر رفتار بعد از کمانش نانو/میکروتیرها، علاوه‌بر تصحیح ناسازگاری‌های معادلات حاکم، موفق به ارائه‌ی پاسخ تحلیلی و مدلی برای بررسی رفتار بعد از کمانش این تیرها شدند. با ارائه‌ی جواب تحلیلی، هزینه‌های شبیه‌سازی کاهش یافته و می‌توان با دقت بالاتری عملکرد میکرو/نانو تیرها را نشان داد.
دانشگاه شیراز: مدلی برای بررسی رفتار بعد از کمانش نانو/میکرو تیرها
برای سنجش حرکات در ابعاد کوچک یا اعمال نیرو در این سطوح، به استفاده از حسگرها و عملگرهای میکرو/نانو نیاز است. این ساختارهای کوچک، از سطوح آزمایشی تا صنایع عظیم الکترونیکی، مکانیکی و شیمیایی کاربرد دارند و در بازارهای تجاری از آن‌ها استفاده می‌شود. میکرو/نانو تیرها تحت تأثیر محیط حرارتی، تغییر ساختار پیدا می‌کنند و ممکن است به حالت بحرانی کمانش برسند. چنانچه اثر حرارتی افزایش یابد، تیرها وارد مرحله بعد از کمانش می‌شوند که در عملکرد وسایل ساخته شده از تیرها اهمیت زیادی دارد.
برای تحلیل رفتارهای میکرو/نانو ساختارها، تئوری‌های متعددی ارائه شده است تا با در نظر گرفتن اثرات مقیاس کوچک آن‌ها، رفتار واقعی‌شان را پیش بینی کنند. در پژوهش حاضر، سعی شده است تا تئوری بهبود یافته‌ی تغییرات کرنش برای مدلسازی رفتار غیرخطی بعد از کمانش میکرو/نانو تیرها استفاده شود و ضمن مدلسازی دقیق، رفتار میکرو/نانو تیر تحلیل و بررسی شود.
دکتر حسین محمدی، عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شیراز، در این باره توضیح داد: «در مقاله‌ی حاضر اثر حرارت بر رفتار بعد از کمانش نانو/میکروتیرها مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا مدل غیرخطی بر اساس تئوری کرنش اصلاح شده استفاده شد تا بتوان اثرات ابعاد کوچک را مورد مطالعه قرار داد. در این مرحله برخی از ناسازگاری‌های معادلات حاکم که در تحقیقات مشابه دیده می‌شوند، با دقت بازنگری و تصحیح شده‌است. سپس حل تحلیلی رفتار بعد از کمانش برای شرایط مرزی مختلف ارائه شد و ضمن تأیید صحت نتایج، معنای هر کدام از آن‌ها توضیح داده شد.»
نتایج به‌دست آمده از بررسی‌های تأثیر ضریب مقیاس کوچک میکرو/نانو ساختارها بر نیروهای بعد از کمانش، مشخص می‌کند که ضرایب مقیاس کوچک، نیروی بحرانی و رفتار بعد از کمانش را تغییر می‌دهند. همچنین نتایج این تحقیقات نشان می‌دهد که ضریب پوآسون باید در معادلات تئوری بهبود یافته‌ی تغییرات کرنشی، در نظر گرفته شود و ضرایب مقیاس کوچک نقطه‌ی شروع دوشاخگی و رفتار بعد از کمانش را تغییر می‌دهند. نتایج حرارتی نیز حاکی از آن است که اثر حرارتی در میکرو/نانو تیرها با مرز ثابت، منجر به کمانش می‌شود اما در تیرهایی که مرز متحرک دارند، تنها نیروی محوری تولید شده را تغییر می‌دهند و نمی‌توانند باعث کمانش گردند.
با توجه به پاسخ تحلیلی ارائه شده برای این سیستم، سرعت و دقت نتایج افزایش یافته است. نتایج تحقیقات حاضر می‌تواند به عنوان مرجعی مطمئن برای مقایسه‌ی نتایج استفاده شود. همچنین با ارائه‌ی جواب تحلیلی حتی بعد از کمانش، هزینه‌ی شبیه‌سازی کاهش یافته و می‌توان با دقت بالاتری عملکرد میکرو/نانو تیرها را نشان داد.
نتایج این تحقیقات که با تلاش دکتر حسین محمدی و دکتر مجتبی محزون- اعضای هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شیراز- صورت گرفته است، در مجله‌ی Composite Structures (جلد ۱۰۶، دسامبر سال ۲۰۱۳، صفحات ۷۶۴ تا ۷۷۶) منتشر شده است.
برای تحلیل رفتارهای میکرو/نانو ساختارها، تئوری‌های متعددی ارائه شده است تا با در نظر گرفتن اثرات مقیاس کوچک آن‌ها، رفتار واقعی‌شان را پیش بینی کنند. در پژوهش حاضر، سعی شده است تا تئوری بهبود یافته‌ی تغییرات کرنش برای مدلسازی رفتار غیرخطی بعد از کمانش میکرو/نانو تیرها استفاده شود و ضمن مدلسازی دقیق، رفتار میکرو/نانو تیر تحلیل و بررسی شود.
دکتر حسین محمدی، عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شیراز، در این باره توضیح داد: «در مقاله‌ی حاضر اثر حرارت بر رفتار بعد از کمانش نانو/میکروتیرها مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا مدل غیرخطی بر اساس تئوری کرنش اصلاح شده استفاده شد تا بتوان اثرات ابعاد کوچک را مورد مطالعه قرار داد. در این مرحله برخی از ناسازگاری‌های معادلات حاکم که در تحقیقات مشابه دیده می‌شوند، با دقت بازنگری و تصحیح شده‌است. سپس حل تحلیلی رفتار بعد از کمانش برای شرایط مرزی مختلف ارائه شد و ضمن تأیید صحت نتایج، معنای هر کدام از آن‌ها توضیح داده شد.»
نتایج به‌دست آمده از بررسی‌های تأثیر ضریب مقیاس کوچک میکرو/نانو ساختارها بر نیروهای بعد از کمانش، مشخص می‌کند که ضرایب مقیاس کوچک، نیروی بحرانی و رفتار بعد از کمانش را تغییر می‌دهند. همچنین نتایج این تحقیقات نشان می‌دهد که ضریب پوآسون باید در معادلات تئوری بهبود یافته‌ی تغییرات کرنشی، در نظر گرفته شود و ضرایب مقیاس کوچک نقطه‌ی شروع دوشاخگی و رفتار بعد از کمانش را تغییر می‌دهند. نتایج حرارتی نیز حاکی از آن است که اثر حرارتی در میکرو/نانو تیرها با مرز ثابت، منجر به کمانش می‌شود اما در تیرهایی که مرز متحرک دارند، تنها نیروی محوری تولید شده را تغییر می‌دهند و نمی‌توانند باعث کمانش گردند.
با توجه به پاسخ تحلیلی ارائه شده برای این سیستم، سرعت و دقت نتایج افزایش یافته است. نتایج تحقیقات حاضر می‌تواند به عنوان مرجعی مطمئن برای مقایسه‌ی نتایج استفاده شود. همچنین با ارائه‌ی جواب تحلیلی حتی بعد از کمانش، هزینه‌ی شبیه‌سازی کاهش یافته و می‌توان با دقت بالاتری عملکرد میکرو/نانو تیرها را نشان داد.
نتایج این تحقیقات که با تلاش دکتر حسین محمدی و دکتر مجتبی محزون- اعضای هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شیراز- صورت گرفته است، در مجله‌ی Composite Structures (جلد ۱۰۶، دسامبر سال ۲۰۱۳، صفحات ۷۶۴ تا ۷۷۶) منتشر شده است.
