ارتعاشات میکروتیرهای چرخان با حرکت محوری در محیط‌های پیچیده

در مقاله حاضر، ارتعاشات و پایداری وابسته به اندازه میکروتیرهای چرخان با حرکت محوری محاط شده در بستر ویسکوز با شرایط مرزی مختلف دوسربسته در محیط‌های رطوبتی-حرارتی-مغناطیسی تحت نیروهای گرانشی و محوری براساس تئوری تنش کوپل و مدل تیر رایلی مطالعه شده است. معادلات دینامیکی سیستم با به کارگیری اصل همیلتون استخراج شده‌اند. با به کارگیری روش گالرکین و حل مسئله مقدار ویژه، فرکانس‌های ارتعاشاتی پس‌رو و پیش‌رو سیستم و آستانه‌های ناپایداری سیستم به دست آمده‌اند. برای اعتبارسنجی نتایج پژوهش حاضر، مطالعات مقایسه‌ای انجام شده‌اند. اثر پارامترهای کلیدی مختلف مانند پارامتر اینرسی چرخشی، میرایی بستر، نسبت سفتی خمشی بر دینامیک سیستم آزموده شده‌اند. نتایج نشان دادند که برعکس محیط‌های رطوبتی، میدان‌های مغناطیسی موجب بهبود عملکرد سیستم می‌شوند. همچنین، هنگامی‌که حرکت محوری سیستم در خلاف جهت شتاب گرانشی باشد، نیروهای گرانشی موجب کاهش آستانه ناپایداری سیستم می‌شوند و می‌توانند سیر تکاملی پایداری سیستم را تغییر دهند. ضمناً نشان داده شد که افزایش پارامتر اینرسی چرخشی اثر کاهنده بر فرکانس‌های ارتعاشاتی و پایداری سیستم دارد. مدل‌سازی و نتایج پژوهش حاضر می‌توانند در طراحی بهینه میکروسوییچ‌ها مفید باشند.

vibration of rotating microbeams with axial motion in complex environments

in the present paper, the size-dependent vibrations and stability of rotating microbeams with axial motion embedded in a viscous medium with different supported boundary conditions in humid-thermal-magnetic environments under gravitational and axial loads are studied based on the coupled stress theory and rayleigh beam model. the dynamic equations of the system are derived using the hamilton principle. using the galerkin method and solving the eigenvalue problem, the backward and forward vibrational frequencies and the instability thresholds of the system are obtained. comparative studies are performed to validate the results of the present study. the effects of various key parameters such as rotary inertia factor, substrate damping, flexural stiffness ratio on system dynamics are examined. the results showed that magnetic fields improve system performance in contrast to humid environments. also, when the axial motion of the system is in the opposite direction of gravitational acceleration, gravitational forces reduce the instability threshold of the system and can change the system stability evolution. it is also shown that increasing the rotary inertia factor reduces vibrational frequencies and system stability. the modeling and the results of the present study can be useful in the optimal design of microswitches.