Vibration of Axially Moving Small-Size Beams Under Non-Uniform Electrostatic Excitation. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF
main.pdf Download (7MB) | Preview |
Arabic Abstract
تقدم هذه الرسالة دراسة عن اهتزاز ذراع صغيرة متحرك أفقيا على سطح كهروستاتيكي غير منتظم يعتمد على نظرية الإجهاد الزوجي المعدلة. تشمل السطوح الكهروستاتيكية غير المنتظمة التي تم دراستها في هذه الدراسة: السطوح المتباعدة ، والسطوح المتقاربة ، والسطوح المتباينة المتقاربة ، والسطوح المتباينة المتقاربة. يعتبر الذراع الدقيق بمثابة ذراع مدعوم ببساطة يسير أفقيا. الهدف الرئيسي من هذا العمل هو دراسة تأثير السطح الكهروستاتي غير الموحد على اهتزاز الذراع والتحقيق في تأثير عدد من العوامل المختلفة على الاستجابة الديناميكية للنظام. تتضمن هذه العوامل ، السرعة الأفقية ، الشد على الذراع ، مقياس الطول ، معامل حقل التهيج ، وعامل الجودة. تم استخدام طريقة قالركين مع شكل أول لاهتزاز الذراع الدقيق المرتكز على دعامات بسيطة كدوال أساسية لتحقيق نموذج رياضي يصف السلوك الساكن والديناميكي للذراع الدقيق المتحرك أفقيا. يتم الحصول على الحلول العددية للنموذج المطور باستخدام خوارزمية رنج-كتا من المرتبة الرابعة تحت بيئة ماتلاب. تم حساب الترددات الأساسية وتم مقارنة النتائج مع تلك للذراع الدقيق الثابت تحت نظرية العامود الكلاسيكية. تم ايجاد منحنيات التردد الزاوي لدراسة الاهتزاز القسري للذراع الدقيق المتحرك أفقيا تحت تأثير القوة الالكتروستاتيكية. أظهرت الحلول العددية أن منحدر السطح الكهروستاتيكي له تأثير تليين في منحنى الاستجابة الترددية. أيضا ، في حالة وجود سطح إلكتروستاتي متباعد ، فإن الزيادة في السرعة الأفقية لها تأثير التخميد على الانحراف الأقصى للذراع الدقيق. ومع ذلك ، فإن هذه الزيادة في السرعة الأفقية لها تأثير معاكس في حالة سطح متقارب ، بحيث يؤدي زيادة السرعة إلى زيادة انحراف أقصى للذراع
English Abstract
This thesis studies the vibration of an axially moving micro-beam over varying electrostatic gaps based on the modified couple-stress theory. The varying electrostatic gaps considered in this study include: linearly increasing electrostatic gap model and linearly decreasing electrostatic gap model. The micro-beam is moving axially over two simple supports. The primary objective of this work is to investigate the effect of the varying electrostatic gap on the vibration of the micro-beam and to examine the effect of different parameters on the dynamic behavior of the system. These parameters include axial speed, applied tension, length scale, fringing field parameter, and quality factor. The Galerkin method with a first mode-shape function of simply supported beams is utilized to develop a mathematical model that describes the static and dynamic behaviors of the axially moving micro-beam. commercial software MATLAB. The natural frequencies are calculated, and the results are compared with those for stationary beam under classical beam theory. Results showed that when the small size effect is considered the natural frequencies became higher than those in the classical beam theory. linearly varying electrostatic gap. When the micro-beam is axially moving numerical solutions showed, in the case of linearly increasing electrostatic gap, that the increase of the angle of the fixed electrode increased the maximum deflection in the frequency response curves. Also, in the case of a linearly decreasing electrostatic gap, the increase in the angle decreased the maximum deflection. However, when the micro-beam is stationary, the effect of increasing or decreasing the angle is negligible.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Engineering |
| Department: | College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering |
| Committee Advisor: | Hawwa, Muhammad |
| Committee Members: | Albinmousa, Jafar and Al-Badour, Fadi |
| Depositing User: | MUSTAFA AL SHAQAQ (g201026080) |
| Date Deposited: | 17 Jan 2019 09:02 |
| Last Modified: | 31 Dec 2020 09:28 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140882 |