مدل کلی تیر دولایه بر‌اساس تئوری گرادیان کرنش و الاستیسیته سطح: کاربرد در نانوسوئیچ

در این مقاله با به‌کار گیری کلی ترین حالت تئوری گرادیان کرنش همراه با تئوری الاستیسیته سطحی یک مدل دو لایه برای شبیه‌سازی اثرات هم‌زمان وابستگی به‌اندازه و لایه سطحی ارائه ‌شده است. اصل همیلتون برای بررسی معادله حاکم غیرخطی حرکت و شرایط مرزی مربوطه به‌کار رفته است. هندسه غیرخطی تیر در مدل پیشنهادی با استفاده از تانسور کرنش ون کارمن گنجانده‌ شده است. از مدل کلی ارائه ‌شده در حالت ‌خاص با توجه به مقادیر خاص پارامترهای ماده می‌توان مدل‌های ساده گرادیان کرنش را استخراج نمود. به عنوان یک مطالعه موردی، نقطه ناپایداری پولین یک سوئیچ ساخته شده از نانو-سیم مورد مطالعه قرارگرفته است. برای حل معادلات دیفرانسیل غیرخطی و تعیین نقطه ناپایداری سوئیچ، روش عددی بکار گرفته شده است. به منظور تایید مدل ارائه شده، نتایج حاصل از روش حل عددی حالت خاص با نتایج پژوهش‌های موجود مقایسه شده‌اند. اثرات پارامترهای مختلف ازجمله وابستگی به ریزساختار، لایه سطحی، نیروی کازیمیر و نیروی ون در والس بر پارامترهای پایداری نشان داده‌ شده است.