بررسي رفتار مكانيكي نانوسوئيچ هاي دو لايه تحت ميدان الكترواستاتيكي با در نظر گرفتن تئوري گراديان كرنش غيرموضعي

در اين مقاله، با در نظر گرفتن تئوري‌ وابسته به ابعاد در مقياس نانو، تحليل مكانيكي و ناپايداري نانوسوئيچ هايي كه تحت ميدان الكترواستاتيك قرار گرفته اند، انجام مي پذيرد. اين نانوسوئيچ ها كامپوزيتي بوده و از دو ماده تشكيل شده اند. برمبناي تئوري هاي غيرموضعي كه براي تحليل مكانيكي نانوسازه ها استفاده مي شود و همچنين تئوري گراديان كرنش، يك مدل وابسته به ابعاد براي بررسي ناپايداري و رفتار استاتيكي نانوسوئيچ ارائه مي گردد. نانوسوئيچ دو لايه بر اثر ميدان الكترواستاتيك تحريك شده و معادلات آن براساس تئوري گراديان كرنش غيرموضعي تعيين مي گردد. با استفاده از اصل هميلتون معادله حركت به دست آمده و سپس بي‌بعد مي شود و پارامترهاي بي‌بعد غيرموضعي و مقياس طول تعيين مي گردد. معادلات بي‌بعد با استفاده از روش هاي المان محدود و تحليلي حل شده و پاسخ استاتيكي تير به تحريك الكترواستاتيك تعيين مي شود. در روش المان محدود از المان هاي مرتبه بالاي تير در مختصات ايزوپارامتريك بهره گرفته شده و درروش تحليلي از روش تركيبي گالركين و اغتشاشات هموتوپي استفاده مي گردد. در ادامه با توجه به پاسخ مكانيكي به دست آمده، ناپايداري سيستم كه همان ناپايداري كششي است، مورد ارزيابي قرار مي گيرد. نتايج نشان مي دهد كه تأثير پارامترهاي بي‌بعد غيرموضعي و پارامتر مقياس طول در پاسخ استاتيكي سخت شونده بوده و ناپايداري با افزايش اين پارامترها در ولتاژ بزرگتري رخ مي‌دهد؛ بنابراين با لحاظ نمودن تئوري گراديان كرنش غيرموضعي تغيير شكل استاتيكي به دست آمده نسبت به نتايج حالت كلاسيك با كاهش قابل‌توجهي همراه است.