آنالیز عددی و تجربی ارتعاشات میکروتیر وی شکل میکروسکوپ نیروی اتمی با در نظر گرفتن نانو الیاف پلی‌وینیل الکل به‌عنوان نمونه

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دماوند، دماوند، تهران، ایران

2 نویسنده مسئول: استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دماوند، دماوند، تهران، ایران

doi
چکیده

در این تحقیق، رفتار ارتعاشی میکروتیر وی ­شکل میکروسکوپ نیروی اتمی با در نظر گرفتن نانوالیاف پلی‌وینیل الکل با داربست­ها و غلظت­های مختلف به­عنوان نمونه نرم بررسی شده است. با توجه به اهمیت نانوفیبرهای پلی‌وینیل الکل و کاربرد آن­ها در علوم پزشکی و صنعت، انجام تحقیقی مستقل در مورد رفتار مکانیکی و ارتعاشی نانوالیاف پلی‌وینیل الکل، لازم به نظر می­رسد. پس از ساخت نانوالیاف پلی‌وینیل الکل با ساختارها و غلظت­های مختلف، مدول کشسانی و نیروی چسبندگی آن­ها برای هر دو مد نفوذی و بازگشتی میکروسکوپ به دست آمده­ است. برای بررسی خواص مکانیکی نانوالیاف پلی‌وینیل الکل با ساختارهای متفاوت، از میکروسکوپ نیروی اتمی جی­پی­کی مدل نانوویزارد 2 به­همراه نرم­افزار تخصصی آن با ویرایش 96/0/5 استفاده شده است. طبق نتایج، با افزایش غلظت پلی‌وینیل الکل همانند مد نفوذی میکروسکوپ، مدول کشسانی افزایش یافته، اما چسبندگی کاهش می­یابد. برای بررسی رفتار-ارتعاشی میکروتیر از مدل تیر تیموشنکو استفاده شده است. در تحقیق حاضر برای نخستین بار با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی، مدول کشسانی نانوالیاف پلی‌وینیل الکل با داربست­ها و غلظت­های مختلف، تعیین شده و سپس رفتار ارتعاشی میکروتیر وی­شکل میکروسکوپ نیروی اتمی با توجه به پلی‌وینیل الکل به­عنوان نمونۀ نرم با روش اجزای محدود و با استفاده از تئوری برخورد دی ام تی و همچنین روش تجربی بررسی شده است. نتایج نشان می­دهند که با افزایش مدول کشسانی، نمونۀ فرکانس تشدید و اندازۀ پاسخ فرکانسی در جهت جابه­جایی عمودی افزایش می­یابند. در نهایت، نتایج مدل‌سازی عددی با نتایج عملی ناشی از آزمایش، مقایسه شده که همگرایی خوبی را بین آن­ها نشان می­دهد.