در این مقاله اثر نویز مصنوعی بر عملکرد روش شناسایی سیستم غیرخطی در بازسازی پاسخ مدل تیر یکسر گیردار دارای غیرخطی موضعی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور معادله شکل ضعیف حاکم بر ارتعاش عرضی تیر خطی دارای اتصال فنر به شدت غیرخطی در انتها با استفاده از روش ریلی-ریتز گسسته سازی شده است. سپس معادلات بدست آمده با استفاده از روش عددی رانگ-کوتا حل و پاسخ شبیه سازی شده تیر به نیروی ضربه استخراج شده است. با آلوده ساختن پاسخ شبیه سازی شده به نویز مصنوعی اندازه گیری، روش شناسایی غیرخطی غیرپارامتریک برای بازسازی پاسخ بکار رفته است. بر این اساس با استفاده از روش تجزیه مود تجربی پیشرفته، توابع مود ذاتی پاسخ استخراج شده و مدل تعاملی غیرخطی شامل نوسانگرهای مودال اصلی تشکیل شده است. نتایج اولیه نشان می دهد که حضور نویز در پاسخ، فرآیند غربال را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد و باعث بدست آمدن توابع مود ذاتی جعلی می گردد. به منظور از بین بردن اثر نویز بر این فرآیند، از سیگنال نویز به عنوان سیگنال پوششی در روش تجزیه مود تجربی پیشرفته استفاده شده و توابع مود ذاتی متناظر با نویز استخراج شده است. بر اساس این رویکرد دینامیک نویز در پاسخ شناسایی شده و سیگنال کاهش نویز یافته توسط نوسانگرهای مودال اصلی با دقت مناسب بازسازی می گردد.

میکروسکوپ نیروی اتمی (Atomic Force Microscope) یا به اختصار AFM، ابزاری قدرتمند و ضروری در نانوتکنولوژی است که برای مطالعه، تصویربرداری و شناسایی مواد مختلف با تفکیک اتمی بکار می رود و در سه مد تماسی، غیرتماسی و کوبشی کار می کند. در این مقاله ارتعاشات خمشی تیر یکسرگیردار مورد استفاده در این دستگاه که در مد غیر تماسی نمونه هایی با سختی سطح متفاوت را اسکن می کند بررسی می شود. یافتن فرکانسهای طبعی تیر و تحلیل فرکانسی مجموعه مرتعش، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و طیف وسیعی از تحقیقات به آن می پردازد. در این مقاله ابتدا معادلات ارتعاش عرضی تیر با در نظر گرفتن جرم و مان اینرسی جرمی تیپ (Tip) انتهای آن که قبلا از آن صرفنظر شده است به روش تحلیلی دقیق و با استفاده از تئوری تیر اولر – برنولی استخراج شده است. سپس میزان تفاوت نتایج حاصل از معادلات محققین قبلی با معادلات اخیر در مطالعه موردی بررسی شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که اثر تیپ بسته به ابعاد آن، قابل ملاحظه بوده و بایستی برای رسیدن به تصویربرداری دقیق تر نمونه ها در هنگام طراحی منطق عملکردی دستگاه در نظر گرفته شود. در انتها میزان تاثیر زاویه تمایل تیر نسبت به سطح و ارتفاع تیپ بر فرکانس های تشدید مجموعه بررسی می شود.

برای بسیاری از سازه های دریایی نظیر ستون ها و سازه های نفتی، پایانه و تکیه گاه دکل های نفتی و برج های احاطه شده توسط آب معمولا از مدل یک تیر یا ستون یکسر گیردار استفاده می گردد. این مدل ها معمولا تحت تحریک تصادفی قرار گرفته و دامنه پاسخ این سازه ها در حین طراحی از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. در این مقاله تیر غیرخطی یکسر گیردار مغروق در سیال، با یک جرم متمرکز تحت تحریک تصادفی باند باریک مورد مطالعه قرار گرفته است و پاسخ آن مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفته است. با توسعه روش بالانس هارمونیکی، واریانس پاسخ سیستم تصادفی تعیین و پدیده پرش و پرش تصادفی بررسی شده است. حل تحلیلی و شبیه سازی عددی نشان می دهد، تحریک تصادفی باعث افزایش دامنه پاسخ تصادفی تیر نسبت به پاسخ معین در بین نقاط دوشاخگی می شود. با افزایش شدت تحریک تصادفی، پاسخ پایا از حالت چرخه ای مدور به حالت چرخه ای کشیده شده تغییر می یابد. همچنین نتایج نشان می دهند پدیده پرش تصادفی در ناحیه ای که سه جواب برای سیستم است، رخ می دهد. در پایان، نتایج تحلیلی و مدل سازی عددی بیانگر این است که تطابق بسیار خوبی بین داده ها و نتایج این دو روش وجود دارد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این مقاله، طراحی و شبیه سازی ریاضی یک نانوحسگر شتاب سنج ترکیبی پیزوالکتریک خازنی-مقاومتی با استفاده از نرم افزار مالتی فیزیک Comsol مورد بررسی قرار گرفته است. معادله حاکم بر جابه جایی عرضی حسگر با فرض تیر اولر-برنولی یکسر گیردار یکسر آزاد با در نظر گرفتن نیروهای الکترواستاتیک و واندروالس-کازیمیر ارائه شده است. اثر در نظر گرفتن لایه پیزوالکتریک، پیزومقاومت و صفحه خازنی در رفتار خمشی نانوحسگر با اعمال خواص فیزیکی لایه ها به کمک واسط های ریاضی در محیط نرم افزار Comsol شبیه سازی شده و سپس تحلیل شده است. تحلیل نتایج شامل محاسبه مقدار تغییرات مقاومت /RR∆ ، تغییرات پتانسیل الکتریکی V/V∆ لایه پیزوالکتریک و تغییرات ظرفیت خازنی C/C∆ برحسب شتاب، توزیع تنش فون مایزز به ازای شتاب های مختلف و مقایسه بیشینه مقدار تنش با تنش تسلیم حسگر، توزیع خیز بر اساس شتاب وارد شده به نانوحسگر، تحلیل خستگی و تعیین شکل مودها و فرکانس های طبیعی حسگر برای حصول اطمینان از کارکرد آن ارائه شده اند. همچنین، تاثیر تغییر پارامترهای مختلف شامل شتاب اعمالی نانو g و تغییر ماده پیزومقاومت بر رفتار حسگر بررسی شده است. از نتایج به دست آمده مشاهده می گردد که نانوحسگر از نظر حساسیت اندازه گیری، سطح تنشی و عمر خستگی به طور مناسبی طراحی شده است

با گسترش روزافزون تکنولوژی در ابعاد میکرو و نانو، استفاده از میکروتیرها و میکروگیرها به منظور وظایفی نظیر برداشتن و جابجا کردن در مقیاس نانو مورد توجه قرار گرفته است.. در این پژوهش به طراحی و تحلیل یک میکروگیره متشکل از دو میکروتیر عمود بر هم معرفی شده است. میکروتیرها دارای یک لایه الاستیک میانی و دو لایه پیزوالکتریکمی باشد که یک لایه به عنوان محرک و لایه دیگر به عنوان اندازه گیر است. ابتدا معادلات استاتیک سازه میکروتیر مورد توجه قرار گرفته و جابجایی و تغییر شکل میکروگیره با استفاده از روش سینماتیک مستقیم و بدست می آید. معادلات بدست آمده با استفاده از روش تحلیلی حل شده و نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از شبیه سازی با استفاده از نرم افزار تجاری المان محدود مقایسه می شود. اختلاف نتایج تحلیلی جابجایی ها در جهات مختلف با نتایج متناظر خروجی نرم افزار المان محدود، در حدود 2 درصد است. بنابراین نتایج نشان دهنده صحت و کارایی روش پیشنهادی بوده و تحقیق کنونی می تواند چهارچوب و شالوده ای برای تحلیل سیستم های مشابه با هندسه پیچیده تر باشد.

در این مقاله شبیه سازی عددی بر پایه روش اجزای محدود برای بررسی ضربه کم سرعت قائم، بر روی نانوتیر انجام شده است. ابتدا شبیه سازی برای بدست آوردن مدول الاستیسیته نانوتیرها، با ساختارهای مختلفی از آرایش زیگزاگ و آرمچیر به دو روش ضمنی و صریح و بمنظور نشان دادن دقت حل عددی انجام شده است. سپس شبیه سازی ضربه برای نسبت های منظری مختلفی از نانوتیر انجام شده است. شرایط مرزی دو سر ساده و دو سر گیردار، همچنین تاثیر نسبت طول به قطر بر روی تغییر شکل دینامیکی نانوتیر بررسی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، با دو روش تحلیلی بر اساس تئوری غیر محلی و برای نانوتیرهای اویلر - برنولی و تیموشنکو مقایسه و تطابق مناسبی مشاهده شده است. همچنین مقایسه مابین نتایج تحلیلی حاصل از نانوتیر اویلر - برنولی و تیموشنکو انجام شده و در هر دو تکیه گاه ساده و گیردار تطابق بسیار مناسبی مشاهده شده است. با افزایش طول نانوتیر صلبیت سازه کاهش یافته و حداکثر خیز افزایش می یابد. با افزایش نسبت منظری (طول به قطر) اثر تغییر شکل محلی بیشتر می شود. همچنین با افزایش پارامتر غیر محلی، تغییر شکل دینامیکی حداکثر وسط نانوتیر، افزایش یافته است.

در این تحقیق، به مطالعه تحلیلی ارتعاشات القایی ناشی از جریان سیال در میکروتیرهای یکسرگیردار پرداخته شده است. معادلات حاکم بر حرکت بر اساس تیوری تیر هایپربولیک و در نظر گرفتن اندرکنش بین سازه و سیال استخراج شده است. به منظور در نظر گرفتن اثر اندازه های کوچک از تیوری گرادیان کرنش بهبود یافته استفاده شده است. هدف اصلی این مطالعه نشان دادن میزان تاثیر جریان سیال بر رفتار دینامیکی میکروتیرها می باشد. معادلات حرکت با استفاده از روش گالرکین گسسته سازی شده و سپس با روش حل عددی جواب معادلات به دست است. با بی بعدسازی معادلات، پاسخ دینامیکی سیستم و منحنی های دامنه-سرعت جریان سیال به ازای مقادیر مختلف پارامتر اندازه های کوچک و سرعت جریان سیال استخراج و تاثیر این پارامترها بر رفتار دینامیکی سیستم مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از تیوری تیر هایپربولیک نتایج دقیق تری نسبت به تیوری تیر های کلاسیک تیر اویلر-برنولی و تیموشنکو در اختیار می گذارد. مشاهده می شود که ناحیه قفل شدگی و حداکثر دامنه به جود آمده در میکروتیر برای سه تیوری تحت بررسی متفاوت می باشد. همچنین، تیوری اویلر-برنولی فرکانس های طبیعی را بیشتر از دو تیوری دیگر پیش بینی می کند که علت آن صرف نظر کردن از اینرسی دورانی سطح مقطع تیر می باشد. تیوری تیر تیموشنکو فرکانس های نوسانات را بیشتر از تیوری تیر هایپربولیک پیش بینی می کند ولی به ازای مقادیر بزرگتر طول، فرکانس طبیعی دو تیوری تیر تیموشنکو و تیر هایپربولیک تقریبا برهم منطبق می شوند.