مقایسه کنترل‌کننده‌های غیرکلاسیک در نانو تشدیدگر پیزوالکتریک: تحلیل بسامد طبیعی و ولتاژ پولین

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران

2 دانشجوی دکتری، دانشکده فیزیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

doi
10.22044/jsfm.2025.14362.3849
چکیده

با توجه به اهمیت کاربرد نانو ساختارهای پیزوالکتریک و به دلیل دارا بودن جرم و اندازه کوچک در سطح نانو، پارامترهای وابسته به اندازه و ‏انرژی سطح باید در مدل‌های نظری تحلیل دینامیک و مدل‌سازی ریاضی آنها گنجانده شوند. در مقاله حاضر اثرات کنترل کننده های ‏غیرکلاسیک مانند نظریه گرادیان کرنش (‏SGT‏)، نظریه غیر موضعی (‏NLT‏) و نظریه های سطح/رابط گورتین-مرداک (‏GMSIT‏) برای ‏تحلیل بسامد های طبیعی در نانو تشدیدگر پیزوالکتریک (‏PENR‏) در مقایسه با نظریه کلاسیک ‏‎ (CT)‎ارائه شده است. نانو تشدیدگر ‏تحت تحریک الکترواستاتیک غیرخطی با ولتاژ مستقیم (‏DC‏) و متناوب (‏AC‏) و همچنین محیط ویسکو پاسترناک قرار دارد. برای تحلیل ‏این سیستم، از اصل همیلتون و روش گالرکین برای بدست آوردن معادلات حرکت و تبدیل معادلات دیفرانسیل جزئی به معمولی استفاده ‏شده است. نتایج نشان می دهد که نادیده گرفتن اثرات مقیاس کوچک و سطح/رابط پیش بینی های نادرستی از پاسخ ارتعاشی نانو ‏تشدیدگر را ارائه می دهد. همچنین در شرایط مرزی مختلف، مقیاس طول ماده و پارامترهای مقیاس غیر موضعی به ترتیب منجر به کاهش ‏و افزایش سفتی نانو تشدیدگر می‌شوند و با افزایش نسبت طول به شعاع، افزایش مقیاس طول و مقیاس غیر موضعی به دلیل تغییر سفتی ‏نانوسیستم، بسامد های طبیعی بدون بعد به ترتیب افزایش و کاهش می یابند. کمترین بسامد طبیعی نیز مربوط به در نظر گرفتن همزمان ‏اثرات سطح/رابط نوع اول و گرادیان کرنش می باشد. همچنین در نظر گرفتن اثرات سطح/ واسط با چگالی های مختلف می تواند بسامد ‏های کمتر یا بیشتری نسبت به بسامد های کلاسیک ایجاد کند.