بررسی رفتار مکانیکی نانوسوئیچ های دو لایه تحت میدان الکترواستاتیکی با در نظر گرفتن تئوری گرادیان کرنش غیرموضعی

در این مقاله، با در نظر گرفتن تئوری‌ وابسته به ابعاد در مقیاس نانو، تحلیل مکانیکی و ناپایداری نانوسوئیچ هایی که تحت میدان الکترواستاتیک قرار گرفته اند، انجام می پذیرد. این نانوسوئیچ ها کامپوزیتی بوده و از دو ماده تشکیل شده اند. برمبنای تئوری های غیرموضعی که برای تحلیل مکانیکی نانوسازه ها استفاده می شود و همچنین تئوری گرادیان کرنش، یک مدل وابسته به ابعاد برای بررسی ناپایداری و رفتار استاتیکی نانوسوئیچ ارائه می گردد.نانوسوئیچ دو لایه بر اثر میدان الکترواستاتیک تحریک شده و معادلات آن براساس تئوری گرادیان کرنش غیرموضعی تعیین می گردد. با استفاده از اصل همیلتون معادله حرکت به دست آمده و سپس بی‌بعد می شود و پارامترهای بی‌بعد غیرموضعی و مقیاس طول تعیین می گردد. معادلات بی‌بعد با استفاده از روش های المان محدود و تحلیلی حل شده و پاسخ استاتیکی تیر به تحریک الکترواستاتیک تعیین می شود. در روش المان محدود از المان های مرتبه بالای تیر در مختصات ایزوپارامتریک بهره گرفته شده و درروش تحلیلی از روش ترکیبی گالرکین و اغتشاشات هموتوپی استفاده می گردد. در ادامه با توجه به پاسخ مکانیکی به دست آمده، ناپایداری سیستم که همان ناپایداری کششی است، مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که تاثیر پارامترهای بی‌بعد غیرموضعی و پارامتر مقیاس طول در پاسخ استاتیکی سخت شونده بوده و ناپایداری با افزایش این پارامترها در ولتاژ بزرگتری رخ می‌دهد؛ بنابراین با لحاظ نمودن تئوری گرادیان کرنش غیرموضعی تغییر شکل استاتیکی به دست آمده نسبت به نتایج حالت کلاسیک با کاهش قابل‌توجهی همراه است.