تحليل ارتعاشات ميكروتيرهاي سيليكوني و آلومينيومي با در نظر گرفتن اثر اينرسي دوراني

Vibration analysis of micro silicon and aluminum beams with considering the effect of rotary inertia

يكي از كاربردهاي تحليل ارتعاشي ميكروتيرها در حسگرهاي شيميايي و مكانيكي و به منظور تشخيص ذرات بسيار كوچك شيميايي و بيولوژيكي مي‌باشد. به اين منظور همواره تحليل دقيق و حساس ميكروتيرها مورد نظر قرار مي‌گيرد اما معمولا در بيشتر تحقيق‌هاي انجام شده، از اثرات اينرسي دوراني چشم‌پوشي شده است در حالي كه اين اثرات مي‌تواند در مقياس‌هاي كوچك، فركانس تشديد و دقت حسگرها را تغيير دهد. در اين پژوهش، بر اساس معادلات حاكم بر تير اويلر-برنولي، تغيير فركانس تشديد ميكروتير به دليل جذب ذرات بسيار كوچك، محاسبه مي‌گردد. براي افزايش دقت پاسخ‌هاي فركانسي، اثر اينرسي دوراني نيز مورد نظر قرار مي‌گيرد و براي جنس‌هاي مختلف ميكروتيرهاي يك‌سر گيردار از جمله سيليكون و آلومينيوم اين تحليل انجام مي‌شود. نتايج به دست آمده نشان مي‌دهد كه در نظر گرفتن اينرسي دوراني باعث كاهش فركانس تشديد ميكروتير مي‌گردد كه اين كاهش قابل چشم‌پوشي نمي‌باشد.

Vibration analysis of micro-beams as chemical and mechanical sensors is very important for detection of chemical and biological particles. For this purpose, always accurate and sensitive analysis of micro-beams is desired. However, the effect of rotary inertia is ignored in recent works while this effect can change the resonant frequency and sensor accuracy in small scales. In this study, based on the governing equations of Euler-Bernoulli beam, changing the resonant frequency of the micro-beam due to absorption of very small particles is investigated. To increase the accuracy of frequency responses, the effect of rotary inertia is also intended for entirely different materials of micro-cantilever beams such as silicon and aluminum. The results show that taking the rotary inertia in account may lead to decrease the resonant frequency of the micro-beams and this loss is not negligible.