انتشار امواج پيچشي هدايت‌شده فراصوتي در نانولوله هاي دوجداره بور

Propagation of ultrasonic torsional guided waves in double-walled boron nanotubes

در اين پژوهش نحوه ي انتشار امواج فراصوتي هدايت شده پيچشي در يك نانولوله ي دوجداره همگن و همسانگرد بور واقع بر بستر الاستيك بررسي شده است. نانولوله به كمك مدل پوسته جدارنازك استوانه اي و تحت تأثير ريزساختار ماده مي باشد. نيروي واندروالس بين جداره ها نيز از پتانسيل لئونارد-جونز تعيين شده است. براي در نظر گرفتن اثر ريزساختار مواد از نظريه الاستيسيته ي غيرمحلي بهره گرفته شده است. در اين نظريه از پارامتري به نام پارامتر غيرمحلي جهت در نظر گرفتن اندازه ريزساختار مواد در معادلات استفاده مي گردد. هدف از اين تحقيق استخراج منحني هاي ديسپرژن و بررسي نحوه‌ي تغييرات أثر مقياس كوچك و تغييرات سختي بستر الاستيك وينكلر، بر نمودارهاي رسم شده مي باشد. همچنين پارامتر غيرمحلي e_0 براي رسم منحني‌هاي ديسپرژن نانولوله بور به كمك شبيه سازي ديناميك مولكولي تعيين مي شود. پس از صحت سنجي، معادلات ديسپرژن براي نانولوله ي دوجداره بور رسم و مشاهده شد كه با افزايش اثر مقياس كوچك بر نموارهاي ديسپرژن، سرعت انتشار امواج پيچشي در نانولوله كاهش مي يابد. همچنين تغييرات سختي بستر الاستيك بر رفتار اين نمودارها بي تأثير است. استفاده از مدل پوسته جدارنازك استوانه اي نيز براي نانولوله Nجداره، N3 مود پيچشي را پيش بيني مي كند.

In this research, the propagation of torsional guided ultrasonic waves in a homogeneous and isotropic boron nanotubes located on an elastic substrate has been investigated. The nanotube is a cylindrical thin shell and is influenced by the microstructure of the material. The van der Waals force between the walls is also determined by the Leonard-Jones potential. The theory of non-local elasticity has been used to consider the effect of microstructure of materials. In this theory, a parameter called non-local parameter is used to consider the size of the microstructure of materials in the equations. The purpose of this study is to extract the dispersion curves and to investigate how changes in the effect of small scale and changes in the stiffness of the Winkler elastic bed on the plotted diagrams. The nonlocal parameter e_0 is also determined for plotting boron nanotube dispersion curves by molecular dynamics simulation. After validation, the dispersion equations for boron double-walled nanotubes were plotted and it was observed that by increasing the small-scale effect on the dispersion patterns, the propagation speed of torsional waves in the nanotubes decreases. Also, changes in the elasticity of the elastic bed have no effect on the behavior of these diagrams. The use of a thin-walled cylindrical shell model for N-walled nanotubes also predicts 3N torsional modes.