بررسي و تحليل حساسيت پارامترهاي ابعادي و سرعت در ديناميك نانومنيپوليشن سه‌بعدي نانولوله‌هاي كربني با استفاده از روش آماري سوبل

Investigation and Sensitivity Analysis of Dimensional Parameters and Velocity in the 3D Nanomanipulation Dynamics of Carbon Nanotubes Using Statistical Sobol Method

نيرو و زمان بحراني دو پارامتر خروجي مهم در نانومنيپوليشن ذرات مختلف هستند. پارامترهاي ورودي مختلفي بر نيرو و زمان بحراني منيپوليشن اثرگذار بوده كه پارامترهاي ابعادي و سرعت را مي‌توان مهم‌ترين آنها دانست. براي محاسبه‌ دقيق نيرو و زمان بحراني منيپوليشن نياز به تحليل دقيق ميزان اثرگذاري پارامترهاي مختلف ورودي است. يكي از روش‌هاي نوين در تحليل حساسيت اثرگذاري پارامترهاي ورودي بر مسايل، روش‌هاي تحليل حساسيت آماري هستند كه يكي از دقيق‌ترين اين روش‌ها، روش سوبل است. پيش ‌از اين تحقيقاتي در رابطه با اثرگذاري پارامترهاي مختلف بر منيپوليشن دوبعدي صورت پذيرفته است. در اين مقاله براي نخستين بار با استفاده از روش تحليل حساسيت آماري سوبل اثر پارامترهاي ابعادي مختلف شامل 9 پارامتر طول تيرك، عرض تيرك، ضخامت تيرك، ارتفاع سوزن، سرعت در راستاي محورهاي x و y، شعاع ذره، شعاع نوك سوزن و طول ذره بر 8 پارامتر خروجي شامل نيروي بحراني لغزش در راستاي محور x، غلتش حول محور x، لغزش در راستاي محور y، غلتش حول محور y و زمان بحراني لغزش در راستاي محور x، غلتش حول محور x، لغزش در راستاي محور y و غلتش حول محور y در منيپوليشن سه‌بعدي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج كلي به‌دست‌آمده بيانگر اين است كه پارامترهاي ضخامت تيرك و طول تيرك اثرگذارترين پارامترها بر نيروهاي بحراني و پارامترهاي ارتفاع سوزن و ضخامت تيرك اثرگذارترين پارامترها بر زمان‌هاي بحراني هستند.

Critical force and time are the two important output parameters in nanomanipulation of different particles. Various input parameters affect the critical force and time, among which dimensional parameters and velocity can be considered the most important ones. To accurately calculate the critical forces and time of the manipulation requires careful analysis of the effect of various input parameters. One of the new methods in affecting the sensitivity analysis of input parameters on problems are statistical sensitivity analysis methods, one of the most accurate methods of which is the Sobol method. Previously, research on the influence of various parameters on the 2D manipulation has been done. In this paper, for the first time, using Sobol statistical sensitivity analysis method, effects of various dimensional parameters, including length of cantilever, width of cantilever, thickness of cantilever, height of tip, the speed in direction of the x and y-axes, radius of the particle, radius of the tip needle, and length of particle have been studied on 8 output parameters, including critical force of sliding along the x-axis, rolling around the x-axis, sliding along the y-axis, rolling around the y-axis, and critical time of sliding along the x-axis, rolling around the x-axis, sliding along the y-axis, and rolling around the y-axis in 3D manipulation. The final obtained results demonstrate that “cantilever thickness” and “cantilever length” are the most influential parameters on critical forces, and “tip height” and “cantilever thickness” are the most influential ones on critical times.