دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 15 2 2015 04 21 Determination of size-dependent non-linear pull-in instability of clamped nano-Beam based on the modified strain gradient theory using HPM تعیین ناپایداری کششی غیر خطی وابسته به ‌اندازه برای نانو تیرهای دو سر درگیر با استفاده از تئوری گرادیان کرنش و روش پریشیدگی هوموتوپی 101 112 8450 FA ایمان کریمی پور دانشگاه شهرکرد احمد رضا کریمی پور دانشگاه پیام نور یعقوب طادی بنی استادیار دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه شهرکرد Journal Article 1970 01 01 In recent decade, modeling the instability of nanostructures has attracted many attentions in nanomechanics. Nanomechanical switches are fundamental building blocks for the design of NEMS applications, such as nanotweezers and nanoscale actuators. One common type of NEMS including nano-bridge in micro mirrors is used. At nano-scales, the decreasing gap between the two electrodes makes surface traction due to molecular interaction such as van der Waals that must be taken into account in the analysis of NEMS. In this study, strain gradient theory has been used to investigate the size dependent pull-in instability of beam-type (NEMS)where is an inherent instability in them. The von-Karman nonlinear strain has been applied to derive the constitutive equation of the system. Effect of intermolecular force have been included in the nonlinear governing equations of the systems. Homotopy perturbation method (HPM) has been employed to solve the nonlinear equations. Effect of intermolecular attraction and the size dependency and the importance of coupling between them on the instability performance i.e. critical deflection and instability voltage have been discussed. According the findings of this research, one can conclude that intermolecular forces decrease pull-in voltage and size effect parameter in nano scale leads to increase of pull-in parameters. Also HPM method can be applied as efficient method to analyze beam type nano structures. در دهه اخیر مدل کردن ناپایداری سازه‌های نانویی علاقه‌مندان زیادی را درزمینه نانو مکانیک و مکاترونیک به خود جلب کرده است. سوئیچ‌های نانو مکانیکی اساس ساخت و طراحی سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی مانند نانو عملگرها هستند. یک نوع معمول سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی نانو تیرهای دو سر درگیر بوده که در آینه‌های میکرو استفاده می‌شود. در مقیاس نانو کاهش فاصله بین دو الکترود باعث ایجاد تعامل مولکولی نیروی واندروالس می‌شود که باید در طراحی و ساخت سیستم‌های نانو موردتوجه قرار گیرد. در این مقاله نظریه گرادیان کرنش برای پیش‌بینی ناپایداری ولتاژ کششی وابسته به‌اندازه نانو تیرها که شامل زیرمجموعه‌ای از سیستم‌های الکترومکانیکی هستند بکار برده می‌شود . نظریه کرنش غیرخطی ون کارمن برای به دست آوردن معادله حاکم غیرخطی بر تیر استفاده شده و نیز اثر نیروی واندروالس در معادلات حاکم در نظر گرفته‌شده است. روش تحلیلی پریشیدگی هوموتوپی برای حل معادلات غیرخطی سیستم بکار برده شد و اثر نیروی جاذبه بین‌مولکولی واندروالس و اثر وابستگی به‌اندازه و نیز اهمیت اثر توام وجود این دو پارامتر روی عملکرد ناپایداری سیستم، ازجمله خیز میانی ماکزیمم و ولتاژ ناپایداری موردبحث قرارگرفته است. بر اساس یافته‌های این تحقیق می‌توان نتیجه گرفت که نیروی بین‌مولکولی واندروالس ولتاژ ناپایداری را کاهش می‌دهد و پارامتر اثر اندازه در مقیاس‌های نانو منجر به افزایش پارامترهای ناپایداری ازجمله ولتاژ ناپایداری می‌گردد .همچنین روش پریشیدگی هوموتوپی می‌تواند به‌عنوان یک روش کارآمد برای تحلیل سازه‌های نانویی در مقیاس کمتر از میکرون مورداستفاده قرار گیرد. https://mme.modares.ac.ir/article_8450_f80ebff16ccaa9b48a0224d7c489cef4.pdf