بررسی حساسیت خمشی میکروتیر میکروسکوپ‌ نیروی اتمی ساخته‌شده از مواد مدرج تابعی براساس تئوری تنش کوپل بهبودیافته

در این پژوهش فرکانس تشدید و حساسیت خمشی میکروتیر میکروسکوپ نیروی اتمی ساخته شده از مواد مندرج تابعی براساس تئوری تنش کوپل بهبودیافته مورد بررسی قرار می گیرد. تئوری تنش کوپل بهبودیافته شامل پارامتر مقیاس طولی مواد است، به طوری که اثر اندازه را در بررسی رفتار سیستم ها در نظر می گیرد. میکروتیر ساخته شده از مواد مندرج تابعی، ترکیبی از سرامیک و فلز بوده، به طوری که خواص آن با توان های مختلف از n در راستای ضخامت میکروتیر تغییر می کند. در این پژوهش، با توجه به انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل میکروتیر، معادلات حرکت و شرایط مرزی حاکم بر سیستم با درنظرگرفتن تئوری تیر اویلر برنولی به کمک اصل همیلتون استخراج می شود. براساس نتایج به دست آمده مشخص می شود که با افزایش سختی تماسی، حساسیت خمشی میکروتیر، کاهش و فرکانس تشدید خمشی افزایش می یابد. از طرفی زمانی که ضخامت میکروتیر به پارامتر مقیاس طولی ماده نزدیک می شود، اختلاف بین تئوری تنش کوپل بهبودیافته و تئوری کلاسیک مکانیک محیط های پیوسته قابل ملاحظه خواهد بود. علاوه بر این، در سختی های تماسی پایین، افزایش توان n موجب کاهش حساسیت خمشی میکروتیر و در سختی تماسی بالا، افزایش توان n موجب افزایش حساسیت خمشی سیستم می شود. همچنین نتایج نشان می دهند که به ازای هر سختی تماسی، با افزایش کسر حجمی سرامیک، فرکانس تشدید خمشی میکروتیر افزایش می یابد.

Flexural Sensitivity Analysis of Atomic Force Microscope Made of Functionally Graded Materials Based on Modified Couple Stress Theory

In this article, the sensitivity and resonant frequency of the atomic force microscope made of functionally graded materials is investigated by couple stress theory (MCST). In MCST, the size effect of the system is taking into account by means of the material length scale parameter. is made of a mixture of metal and ceramic with properties varying through the thickness following a simple In this work, due to the kinematic energy and potential energy of , the governing equations of motion and corresponding boundary conditions are derived on the basis of Hamilton principle by considering EulerBernoulli beam theory. Based on the results, it is clear that when the contact stiffness increases, the sensitivity of the system decreases, and resonant frequency increases. Moreover, when the thickness comes approximately close to material length scale parameter, the difference between MCST and classical continuum mechanic becomes significant. Furthermore, in low contact stiffness, increasing the power reduces the sensitivity of , while in high contact stiffness, increasing the power increases the sensitivity of the system. Results also show that at each value of contact stiffness, as ceramic volume fraction increases the resonant frequency will be increased, too.