آناليز حساسيت كلي پارامترهاي نانوماشينكاري با استفاده از ميكروسكوپ روبشي حرارتي ديناميكي

Global sensitivity analysis of nanomachining parameters by using dynamic scanning thermal microscope

در اين تحقيق آناليز حساسيت كلي پارامترهاي نانوماشينكاري با استفاده از ميكروسكوپ روبشي حرارتي ديناميكي مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. بدين منظور مقطع يك نمونه نانوماشينكاري‌شده با جاروب‌كردن تيپ با شعاع‌هاي مختلف بر روي پاسخ ارتعاشي كل سيستم در سرعت‌ و دماهاي متفاوت شبيه سازي مي‌شود. نشان داده مي‌شود كه با افزايش دما، عمق نانوماشينكاري كاهش و با افزايش شعاع تيپ، عمق نانوماشينكاري افزايش مي‌يابد. همچنين اظهار مي‌گردد كه با افزايش سرعت حركت پروب، صافي سطح نهايي نانوماشينكاري كاهش مي‌يابد. سپس شاخص‌هاي سوبول براي ميانگين عمق و صافي سطح نهايي نانوماشينكاري مورد بررسي قرار مي‌گيرد. نشان داده مي‌شود كه، بر روي ميانگين عمق نانوماشينكاري تنها دما و شعاع تيپ اثر داشته و اثرات سرعت حركت پروب و برهمكنش بين پارامترها ناچيز مي‌باشد. همچنين اظهار مي‌شود، علاوه بر تاثير قابل‌توجه هر 3 پارامتر بر روي صافي سطح نهايي نانوماشينكاري، برهمكنش بين اين پارامترها بسيار اثرگذار مي‌باشد. سپس شاخص‌هاي كل و شاخص‌هاي سوبول با يكديگر مقايسه مي‌گردند. بيان مي‌شود، ميزان شاخص‌هاي كل نسبت به شاخص‌هاي سوبول در رابطه با صافي سطح نهايي نانوماشينكاري به طور قابل‌توجهي بيشتر مي‌باشد. در رابطه با ميانگين عمق نانوماشينكاري، شاخص‌هاي كل و شاخص‌هاي سوبول براي دو پارامتر دما و شعاع تيپ تقريباً با هم برابرند و اثرات سرعت حركت پروب بر روي عمق نانوماشينكاري بسيار ناچيز مي‌باشد.

In this study, global sensitivity analysis of nanomachining parameters by using a dynamic scanning thermal microscope is investigated. Thus, the cross-section of a nanomachined sample by sweeping with different tip radius on the vibrational response of the system at different speeds and temperatures are simulated. It is shown that by increasing temperature, the depth of nanomachining decreases, and by increasing tip radius, the depth of nanomachining increases. Also, it is declared that the final quality of the nanomachining decreases by increasing speed traveling. Then, the Sobol indices for the mean depth and surface finish of the nanomachined sample are studied. It is shown that traveling speed is not affected the mean depth of nanomachining in its physical range and so the effects of the probe traveling speed and interaction between parameters are negligible. It is declared that the effect of interaction between temperature, traveling speed and tip radius is important on the final surface finish of the sample, however, the most important parameter is still the temperature difference. Then, the total indices and Sobol indices are compared. It is stated that the total indices are significantly higher than the Sobol indices for the final surface of ​​the nanomachining. For the mean depth of the nanomachining the total indices and Sobol indices for temperature and tip radius are approximately equal and the effect of probe traveling speed is negligible.