کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5006725 1461486 2017 24 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
High resolution mass identification using nonlinear vibrations of nanoplates
ترجمه فارسی عنوان
شناسایی توده با وضوح بالا با استفاده از ارتعاشات غیرخطی نانوپلاستیک
کلمات کلیدی
ارتعاشات غیر خطی، نانولیت، مقیاس کوچک، حسگر توده،
ترجمه چکیده
در این مقاله ارتعاش های غیرخطی نانوپلاستیک ها برای شناسایی توده ای با وضوح بالا مورد بررسی قرار گرفته است. به عنوان پس زمینه، مقاله با بررسی مختصری از کاربردهای نانولوله ها، همراه با مطالعات اخیر بر روی ارتعاشات نانو پلات، ارائه شده است. به رغم تعدادی از آثار منتشر شده مربوط به ارتعاشات نانوپلاتها، رفتارهای غیرخطی آنها به طور کامل مشخص نشده است. بر این اساس، ما یک مدل ریاضی برای بررسی ارتعاش های غیرخطی نانوپلاستیک ها براساس نظریه غیر موضعی فرض می کنیم که بنیان غیرخطی وینکلر را در نظر می گیریم. علاوه بر این، نیروی خارجی برای ارزیابی ارتعاشات نانوپلاستیک مورد توجه قرار گرفته است. مدل ریاضی توسعه یافته شامل فرض یک توده ی کوچک روی نانوپلاتها است. با استفاده از روش گالکرین با استفاده از روش مقیاس چندگانه، حالت اولیای نوسانات نانوپلات را فراهم می کند. با توجه به آن، تجزیه و تحلیل حساسیت پارامتریک نشان می دهد که پاسخ فرکانسی نانوپلاستیک ها به طور قابل توجهی با اضافه کردن توده منفی تغییر می کند. دو روش مختلف برای شناسایی توده اضافه شده وجود دارد. روش اول براساس پدیده پرش در نوسانگرهای غیرخطی به علت جرم افزوده است. در روش دوم، یک شناسه پارامتر انطباق، توده ی کوچک اضافه بر اساس یک مدل دینامیکی پارامتری ساختار و پاسخ ارتعاش آن به نیروی اعمال شده ی دوره ای را برآورد می کند. اثربخشی و صریح بودن هر دو روش توسعه یافته نشان داده شده است. علاوه بر این، مقایسه ای با شبیه سازی دینامیک مولکولی برای بررسی مدل غیر لک های توسعه یافته ارتعاش نانوپلاستیک ارائه شده است. به این نتیجه می رسیم که روش توسعه یافته می تواند به عنوان وسیله ای مناسبی و بالقوه برای سنجش توده با وضوح بالا مورد توجه قرار گیرد. رویکردهای پیشنهادی پتانسیل مورد استفاده در ویروس، آنزیم و همچنین حساسیت رطوبت دارند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی کنترل و سیستم های مهندسی
پیش نمایش مقاله
شناسایی توده با وضوح بالا با استفاده از ارتعاشات غیرخطی نانوپلاستیک
چکیده انگلیسی
This paper investigates nonlinear vibrations of the nanoplates for a high resolution mass identification. As background, the paper is furnished with a succinct review of the applications of the nanoplates, along with recent studies on nanoplate vibrations. In spite of a number of published works related to vibrations of nanoplates, their nonlinear behaviors have not been fully characterized. Accordingly, we present a mathematical model to examine nonlinear vibrations of nanoplates based on the nonlocal theory postulating nonlinear Winkler foundation. Besides, external force is taken into account to scrutinize nanoplate vibrations. The developed mathematical model consists of the assumption of a tiny mass stuck on the nanoplates. Utilizing the Galerkin's method considering multiple scales method provides the primary mode of nanoplate oscillations. In view of that, parametric sensitivity analysis depicts that the frequency response of the nanoplates significantly changes by adding minuscule mass. Two different methods are developed for identification of the added mass. The first method works based on the jump phenomenon in nonlinear oscillators due to the added mass. In the second method, an adaptive parameter identifier estimates the added tiny mass based on a parametric dynamic model of the structure and its vibrational response to a periodic applied force. The effectiveness and straightforwardness of both developed methods are illustrated. Furthermore, a comparison with the molecular dynamics simulation is provided to verify the developed nonlocal model of nanoplate vibrations. It is concluded that the developed method can be considered as consequential and potential tools for high resolution mass sensing. The proposed approaches have the potential to be used in virus, enzyme and also humidity sensing.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Measurement - Volume 101, April 2017, Pages 166-174
نویسندگان
, , ,