تحليل رفتار ارتعاشي ميكرو توبول ها تحت اثر ميكرو ذرات متحرك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

ميكروتوبول¬ها نقش مهمي در بسياري از فرآيندهاي سلولي مانند تشكيل دوك ميتوزي، ايجاد بستري براي حمل و نقل درون سلولي اندامك¬ها و حمايت از كينيزين¬ها جهت تبديل انرژي شيميايي به كار مكانيكي، دارند. علاوه بر اين، ميكروتوبول¬ها به عنوان هدف در داروهاي ضد سرطاني مورد استفاده قرار مي¬گيرند. بنابراين، با توجه به نقش اين ساختارهاي زيستي در فرآيندهاي مختلف، بررسي رفتار مكانيكي آنها از اهميت ويژه¬اي برخوردار است. در سال¬هاي اخير، مدل¬سازي مكانيك محيط پيوسته¬ي ميكروساختارها توجه بسياري از محققان را در سرتاسر جهان به خود جلب كرده است، زيرا از يك طرف انجام آزمايش¬هاي كنترل شده در مقياس ميكرو بسيار دشوار بوده و از طرف ديگر شبيه¬سازي¬هاي ديناميك مولكولي اين مواد نيز از نظر محاسباتي بسيار پرهزينه و وقت¬گير هستند. از آنجايي كه اثر مقياس در نظريه¬ي مكانيك محيط پيوسته كلاسيك لحاظ نمي¬شود، استفاده از مدل¬هايي مبتني بر اين نظريه در تحليل سازه¬هايي با ابعاد ميكرو چندان مطمئن نمي¬باشد. نظريه¬هاي مكانيك محيط پيوسته اصلاح شده¬ي زيادي وجود دارند كه اثرات اندازه را در نظر مي¬گيرند. در ميان تمامي نظريه¬هاي وابسته به مقياس، نظريه الاستيسيته غيرمحلي و نظريه گراديان كرنشي بطور گسترده¬اي در بررسي تحليلي ميكرو ساختارها به كار مي¬روند. همزمان با توسعه مدل¬هاي پوسته¬ي غيرمحلي براي نانولوله¬هاي كربني، نظريه پوسته¬ي غيرمحلي براي به¬دست آوردن فركانس¬هاي طبيعي، تغيير شكل¬هاي جانبي و بار¬هاي كمانش ميكروتوبول¬ها نيز مورد استفاده قرار گرفت. با مرور ادبيات فني در اين زمينه مشخص مي¬شود كه رفتار ارتعاشي ميكروتوبول ها تحت اثر ميكرو ذراتي كه روي ميكروتوبول ها در حال حركت مي باشند با استفاده از يك مدل اصلاح شده غيرمحلي گراديان كرنشي تاكنون مورد مطالعه قرار نگرفته است. اين امر باعث شد تا به مطالعه اين موضوع در اين پژوهش بپردازيم. به منظور اعتبار سنجي مدل¬هاي ارائه شده، نتايج اين مدل¬ها با نتايج موجود مقايسه شد. در ابتدا ارتعاشات آزاد ميكروتوبول ها با استفاده از روش سنجش وزني مشتقات مورد مطالعه قرار گرفت. سپس ارتعاشات اين ميكروساختارها تحت اثر با متحرك با شدت سينوسي با استفاده از روش گالركين مورد بررسي قرار گرفت. در نهايت اثر با متحرك با شدت ثابت بر روي رفتار ارتعاشي ميكروتوبول ها تحليل گرديد. علاوه بر ارايه يك روش حل دقيق براي شرط مرزي ساده، يك روش حل عددي بر پايه روش گالركين و روش انتگرال گيري دقيق براي اين مسئله ارايه گرديد. نتايج اين پايان نامه نشان مي دهد كه فركانس طبيعي ميكروتوبول ها با افزايش پارامتر غيرمحلي كاهش و با افزايش پارامتر گراديان كرنشي افزايش مي يابد. علاوه بر اين مشاهده شد كه افزايش پارامتر غيرمحلي باعث افزايش جابجايي جانبي ميكروتوبول تحت ميكروذره متحرك مي گردد در حالي كه اثر پارامتر گراديان كرنشي برعكس مي باشد.

218136

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان