مدل‌سازي رفتار ديناميكي غيرخطي تيرك ذوزنقه شكل ميكروسكوپ نيروي اتمي غوطه‌ور در مايع بر مبناي روش‌هاي تحليلي و آزمايشگاهي

در اين مقاله رفتار ديناميكي غيرخطي تيرك ميكروسكوپ نيروي اتمي در حالت غوطه ور در محيط مايع مدل سازي شده است. براي ارتقاي مدل، حداكثر جزئيات لازم براي تيرك و سطح نمونه در نظر گرفته شده است. با توجه به اهميت ميكروسكوپ نيروي اتمي در تحليل و عكس برداري از سطوح مختلف، داشتن يك مدل نظري جامع و كامل به منظور تفسير و تحليل تصاوير گرفته شده، پيشگويي درباره نتايج حاصل از تحليل سطوح و حتي انتخاب حالت كاربردي براي ميكروسكوپ، مخصوصاً در محيط هاي مايع و زيستي امري ضروري است. به منظور مدل سازي ارتعاشي تيرك برخلاف مدل هاي قبلي به جاي نظريه تير اولر-برنولي از مدلي دقيق تر يعني نظريه تير تيموشنكو، كه اثرهاي تغيير شكل برشي و لختي چرخشي را در نظر مي گيرد، استفاده شده است. در مدل سازي جزئياتي همچون ضخامت تيرك، طول و عرض تيرك، زاويه بين تيرك و سطح نمونه، سفتي هاي نسبي عمودي و مماسي، ارتفاع نوك هرمي نصب شده به انتهاي تيرك، نسبت شيب عرضي، نسبت شيب ارتفاعي، زمان و لزجت سيال به عنوان محيط در نظر گرفته‌شده‌اند. در شرايط مرزي از مدل غيرخطي نيروي بين تيرك و سطح نمونه بر مبناي نظريه برخورد هرتز استفاده شده است. براي حل معادله هاي غيرخطي از روش عددي مشتقات مربعي استفاده و به طور كلي رفتار نرم شوندگي براي تمامي نمونه ها مشاهده شده است. تتراكلريد كربن، آب، متانول و استون به عنوان محيط هاي مايع به‌كاربرده برده شده است. نتايج نشان مي دهند كه با افزايش لزجت سيال به عنوان محيط، بسامد تشديد تيرك كاهش مي يابد. متغير زمان، تأثير قابل‌ملاحظه‌اي بر بسامد تشديد تيرك ندارد. در ادامه، نتايج نظري با مدل آزمايشگاهي براي يك تيرك نمونه در محيط هاي آب و هوا در هر دو حالت تماسي و غير تماسي مقايسه شده است و مقايسه آن ها سازش خوبي را نشان مي دهد.