11564

11564

مدل‌سازي ديناميكيچندمقياسيدسته‌اي از نانوربات‌ها و اختلالات مكانيكيآن‌ها

كارشناسي ارشد

مكانيك

بهمن 1391

بهمن 1391

دكتر محرمحبيب نژاد كورايم

هدايت، موقعيت‌دهي و دست‌كاري در مقياس‌هاي نانو از پركاربردترين تكنولوژي‌هاي روز است كه در ساخت بلوك‌ها، سازه‌ها و مكانيزم‌ها در اين ابعاد نقشي اساسي دارند. هزينه بالاي اين عمليات‌ها، استفاده از شبيه‌سازي را به منظور اجتناب از آزمايشات گران، ضروريمي‌سازد. در اين رساله، ميزان قابليت اعتماد روش‌هاي معمول مورد مطالعه قرار گرفته و نشان داده شده كه روش‌هاي بر پايه مكانيك محيط پيوسته، عليرغم اينكه از نظر هزينه محاسباتي بهينه‌اند، اما قادر به پيش‌بيني صحيح ديناميك در مقياس كوچك نيستند. از طرف ديگر، روش‌هاي بر پايه ديناميك مولكولي هزينه محاسباتيزيادي دارند و استفاده از آن‌ها برايفرآينديكه در مرتبه بزرگ‌تر از چندصد آنگستروم باشد و يا بيش از چند نانوثانيه طول بكشد، حتي با ابركامپيوترها هم مشكل است. سپس، به عنوان راه حلي بسيار مفيد، روش‌هايچندمقياسي پيشنهاد شده‌اند. با توجه به ديناميك نانوربات‌ها، روش چندمقياسي رابط ثابت شده (FIMM) در اين رساله ارائه شده و با اعمال بر سيستم‌هاي تك‌جسمه و چندجسمه صحه‌گذاري شده است. اين روش، يك ارتباط مستقيم بين زير مدل بزرگ‌مقياس و زير مدل كوچك‌مقياسبرقرار نموده و مشكل بعدهاي طولي و زماني را تا حدود چند ميكرومتر و چند ميكروثانيه امكان‌پذيرمي‌سازد. از آنجا كه نتيجه انجام عمليات نانومتري با نانوربات‌هاشديداً در وجود اثرات غيرخطي از جمله لغزش، هيسترزيس و يا رانش حرارتي تهديد مي‌شود، مدل اين اثرات هم ارائه شده و مدل بزرگ‌مقياس نيز براي اعمال اين اثرات منطبق‌سازي شده است. در پايان، چند عمليات نانومتري از جمله تصويربرداري و دست‌كاري نانوذرات فلزي با در نظر گرفتن اثراتي كه غيرخطي‌هاي بزرگ‌مقياس مدل شده‌اند. به طور كلي، روش ارائه شده به عنوان يك سيستم مجازي بلادرنگ و به منظور تخمين برخي پارامترها براي استفاده در يك مجموعه واقعي قابل استفاده است. همين امر، مهم‌ترين نوآوري رساله حاضر به حساب مي‌آيد. از آنجا كه با استفاده از روش چندمقياسي مي‌توان با سرعت بسيار بيشتري يك شبيه‌سازي دقيق‌تري را انجام داد، كار حاضر تلاشي براي ارائه مدلي كه بتواند به صورت بلادرنگ و واقعي يك سيستم چندمقياسي را مورد مطالعه قرار دهدبه حساب مي‌آيد. واژه‌هاي كليدي:روش چندمقياسي، نانوربات‌ها، پيزومحرك‌ها، مكانيك محيط پيوسته، ديناميك مولكولي درشت شده، اثرات غيرخطي