شبیه سازی دینامیک مولکولی ارتعاشات آزاد نانومیله های آلومینیومی با در نظر گرفتن تاثیر دما

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1044-ISAV2025 (R1)
نویسندگان
1دانشکده فنی و مهندسی
2دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه دامغان
3دانشگاه دامغان، دانشکده فنی و مهندسی
چکیده
در این مقاله، ارتعاشات آزاد نانومیله‌های آلومینیومی توسط شبیه‌سازی دینامیک مولکولی بررسی شده است. بدین منظور، نانومیلهای با سطح مقطع ثابت (12.15×12.15 نانومتر مربع)، و به طول‌های مختلف (8.1، 10.1 و 12.15 نانومتر) در نظر گرفته شده است. سپس به ازای یک طول مشخص، دمای شبیهسازی به ترتیب 0، 273، 300، 325 و 350 درجه کلوین در نظر گرفته شده است. سپس به ازای یک طول و دمای مشخص، به انتهای نانومیله جابجایی اجباری داده شده است. بعد از رها کردن انتهای نانومیله، موقعیت آن در زمان‌های مختلف ثبت شده است. در نهایت با انجام عملیات ریاضی تبدیل فوریه سریع فرکانس‌های نانو‌میله استخراج و گزارش شده است. فرآیند فوق، برای شرط مرزی گیردار-آزاد که به عنوان شرط مرزی بسیار پرکاربرد در نانوفناوری می‌باشد مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجا که آلومینیوم به عنوان یک ماده فلزی، خواص مکانیکی متمایزی دارد که در طراحی و ساخت ادوات الکترونیکی، سامانه‌های میکروالکترومکانیکی و سامانه‌های نانوالکترومکانیکی بسیار پرکاربرد است نتایج این مقاله می‌تواند مرجع مناسبی در این زمینه باشد.
کلیدواژه ها
 
Title
Molecular Dynamic Simulation of free vibration analysis of aluminum nanobeams considering the thermal effect
Authors
Mohammad Reza Rezaei, M.J. Shajiei
Abstract
This paper investigates the free vibrations of aluminum nanorods using molecular dynamics simulation. To this end, nanorods with a constant cross-section (12.15 × 12.15 nm²) and varying lengths (8.1, 10.1, and 12.15 nm) were considered. For each specific length, simulation temperatures were set to 0, 273, 300, 325, and 350 Kelvin, respectively. For each given length and temperature, a forced displacement was applied to the end of the nanorod. After releasing the nanorod's end, its position was recorded at different time intervals. Finally, the natural frequencies of the nanorod were extracted and reported by performing Fast Fourier Transform (FFT) operations. The described procedure was implemented using the fixed-free boundary condition, which is highly prevalent in nanotechnology applications. Given that aluminum, as a metallic material, possesses distinct mechanical properties that are crucial for designing and fabricating electronic devices, MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), and NEMS (Nano-Electro-Mechanical Systems), the results of this study can serve as a valuable reference in this field.
Keywords
nanobeam, Temperature, Transverse Vibration, Molecular dynamics simulation