بررسی رفتار استاتیکی تیر اویلر برنولی دو انتهای ثابت مرکب سیلیکونی با رویه های پیزوالکتریک و با استفاده از تئوری تنش کوپل با اعمال ولتاژ Pull-in تحت تحریک الکترواستاتیک

در این متن، رفتار غیرخطی استاتیکی میکروتیر اویلر برنولی دو انتهای ثابت تحت تحریک نیروی الکترواستاتیک بر مبنای تئوری تنش کوپل اصلاح شده در محدوده الاستیک به صورت تحلیلی مورد مطالعه قرار می گیرد. تئوری تنش کوپل اصلاح شده یک تئوری غیر کلاسیک پیوسته است که قادر به محاسبه اثرات اندازه در مقیاس کوچک در رفتار مکانیکی ساختارها می باشد. معادلات حاکم حرکت و شرایط مرزی بر مبنای اصل هامیاتون استخراج می شوند. به دلیل غیر خطی بودن ماهیت نیروهای الکترواستاتیک معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم برای تحلیل استاتیکی غیرخطی خواهد بود، لذا به این ترتیب عمل می گردد که در حالت مطالعه استاتیکی ابتدا معادلات با استفاده از روش گالرکین گسسته سازی شده و سپس با نوشتن بسط سری تیلور برای نیروی الکترواستاتیک معادلات غیرخطی حاکم بر سیستم معادله جبری تبدیل می شوند. همچنین در مطالعه تأثیر ولتاژ pull-in (کش امدگی) برای رفتار استاتیکی سیستم مورد مطالعه قرار گرفته و ضمناً رفتار این میکروتیر (تیر سیلیکونی با لایه های پیزوالکتریک با تنش کوپل) با تیر معمولی سیلیکونی قایسه شده و تاثیر لایه های پیزوالکتریک و رفتار غیرخطی سیستم سنجیده می شود. و نتایج نشانگر این است که رفتار تیر به صورت علمی به ولتاژ pull-in بستگی دارد. برای عملگر میکرو الکترو مکانیکی دو انتهای ثابت، در هر تئوری کلاسیک و تنش کوپل اصلاح شده با اضافه شدن لایه پیزو به سطح تیر ولتاژ Pull-in زیاد می شود. همچنین ولتاژ Pull-in در تئوری تنش کوپل اصلاح شده نسبت به طوری که کلاسیک در هر دو حالت وجود لایه پیزوالکترونیک و عدم وجود لایه پیزوالکترونیک بیشتر است.

کلیدواژه ها:

تیر اویلر برنولی ، تئوری تنش کوپل اصلاح شده ، اصل هامیلتون ، پیزو الکتریک ، ولتاژ Pull- in ( کش آمدگی )