فهرست مطالب

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک - سال سی و پنجم شماره 4 (زمستان 1402)

نشریه علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
سال سی و پنجم شماره 4 (زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/11/23
  • تعداد عناوین: 8
|
  • معین طاهری*، حامد فرجی صفحات 1-16
    در مقیاس ماکرو نیروهای سطحی مانند اصطکاک و چسبندگی اهمیت کمی دارند و می توان از آن ها صرف نظر کرد، اما در دنیای میکرو/نانو، این نیروها از اهمیت بالایی برخوردار می باشند. بدین منظور، جهت شبیه سازی جابه جایی نانوذرات مبتنی بر میکروسکوپ نیروی اتمی، می توان از مدل های اصطکاکی مختلفی ازجمله مدل اصطکاکی اچ کا استفاده کرد. محاسبه دقیق نیرو و زمان بحرانی به ترتیب به منظور صدمه نزدن به ذره و رسیدن ذره به نقطه هدف در فرآیند جابه جایی امری مهم و ضروری می باشد. در این تحقیق، داده ها با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی در سه سطح جمع آوری شدند. مقدار نیرو و زمان بحرانی برای هر آزمایش محاسبه شد، سپس با کمک تجزیه وتحلیل به روش نسبت سیگنال به نویز به بررسی اثر پارامترهای ورودی مدل اصطکاکی اچ کا شامل، ، ، B و M بر کاهش نیروی بحرانی و افزایش زمان بحرانی در جابه جایی نانو ذره طلا با شعاع 50 نانومتر موجود بر روی بستر اکسید سیلیکون پرداخته شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، پارامتر B به عنوان اولین پارامتر و M به عنوان دومین پارامتر اثرگذار با پایین ترین نسبت سیگنال به نویز بر کاهش نیروی بحرانی و با بالاترین نسبت سیگنال به نویز برزمان بحرانی در سطح 3 به ترتیب با مقادیر 869/1- و 3419/0- می باشند.
    کلیدواژگان: نانوذره طلا، مدل اصطکاکی اچ کا، جابه جایی نانوذره، نیروی و زمان بحرانی، میکروسکوپ نیروی اتمی
  • سید مرتضی موسوی زاهد، ابراهیم افشاری* صفحات 17-32
    در مرطوب ساز غشایی، مشخصات غشا به عنوان قلب مرطوب ساز و انتخاب نافیون به عنوان رایج ترین غشا برای کاربرد در فرآیند جداسازی دو جریان مرطوب و خشک تاثیر زیادی بر عملکرد آن دارد. در این مطالعه، به روش دینامیک سیالات محاسباتی و به کمک نرم افزار انسیس فلوینت و با اضافه کردن یک کد به آن برای شبیه سازی انتقال آب در غشا به بررسی سه بعدی یک مرطوب ساز تخت غشایی شامل نواحی کانال های خشک، غشا، کانال های مرطوب و صفحات در طرف غشا پرداخته شده و تاثیر مشخصات غشا شامل: ضخامت، نفوذپذیری و ضریب تخلخل بر انتقال جرم (آب) و حرارت از طریق غشا و در نتیجه عملکرد مرطوب ساز بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که استفاده از نافیون 111 به دلیل ضخامت کمتر نسبت به نافیون های 115، 117 و 211، منجر به بهبود انتقال حرارت و جرم شده و از این رو عملکرد مرطوب ساز غشایی را بهبود می بخشد. با در نظر گرفتن نقطه شبنم که تاثیر همزمان انتقال جرم و حرارت را نشان می دهد؛ افزایش ضریب نفوذپذیری غشا از 21-10 تا 15-10 متر مربع، دمای نقطه شبنم در خروجی سمت خشک حدود 5/3 کلوین افزایش می یابد. در محدوده های متداول ضریب تخلخل غشاهای تجاری متداول، تغییر ضریب تخلخل تاثیر چندانی بر عملکرد مرطوب ساز غشایی ندارد.
    کلیدواژگان: مرطوبساز غشایی، نفوذپذیری، ضریب تخلخل، ضخامت، دمای نقطه شبنم، مدلسازی عددی
  • محمدرضا سلیمی، حدیثه کریمایی*، مصطفی غلامپور یزدی صفحات 33-46

    رانشگرهای تک‎پیشرانه‏ای هیدرازینی، بطور گسترده در سامانه های کنترل وضعیت، انتقال مداری و اصلاح موقعیت ماهواره ها مورد استفاده قرار می گیرند. در این رانشگرها، تک‎پیشرانه هیدرازین، با عبور از بستر کاتالیستی و طی یک واکنش به شدت گرمازا به محصولات داغ گازی تجزیه می شود. در این مقاله، محفظه تجزیه یک رانشگر تک‎پیشرانه‏ای هیدرازینی، در مقیاس دانه های تشکیل دهنده بستر کاتالیستی، بصورت عددی شبیه سازی شده است سپس اثر پارامتر قطر دانه‎های کاتالیست روی عملکرد محفظه تجزیه با بستر کاتالیستی مورد مطالعه به طول 48/2 سانتی متر، مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی ها برای دانه‎های کاتالیست با قطرهای 88/0، 1، 15/1 میلی متر در ضریب تخلخل 4/0 و فشار ورودی محفظه 15 بار انجام گرفته است. نتایج نشان می دهد که اندازه دانه‎های کاتالیست بر عملکرد محفظه موثر بوده و با افزایش آن، تجزیه هیدرازین حدود 8% و دمای بستر حدود 5% افزایش یافته و دبی جرمی حدود 25% کاهش می یابد که بارگذاری بستر نیز به تبع آن حدود 5% کاهش می‏یابد. در نهایت، افزایش بیشتر دمای محفظه تجزیه، سبب افزایش دمای دیواره بیرونی می‏گردد.

    کلیدواژگان: رانشگرهای تک، پیشرانه ای، بستر کاتالیستی، محفظه تجزیه، قطر دانه های کاتالیست، هیدرازین
  • حیات الله اداوی، حسن عیسوند، سید آرش سید شمس طالقانی* صفحات 47-62

    در این تحقیق به بررسی رفتار یک استوانه با سه بالک تحت جریان آزاد هوا پرداخته شده است. هدف از این تحقیق مطالعه جریان ناپایای آیرودینامیکی با توجه با اهمیت کاربردی در مسایل هوانوردی است. به دلیل وجود درجه آزادی حرکتی در هندسه موجود و پیچیدگی توده های گردابه ای که سبب ناپایایی است، پیش بینی صحیح رفتارهای دینامیکی مختلف دارای اهمیت است. رفتار دینامیکی این مدل با تغییرات نسبت طولی، سرعت جریان آزاد و زوایای حمله مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که رفتارهای حرکتی دورانی و نوسانی و ترکیبی از آنها رخ می دهد که به مشخصات هندسی مدل از جمله نسبت طول صفحات به شعاع استوانه، زاویه حمله و سرعت جریان آزاد بستگی دارد. در نسبت طولی کم و سرعت پایین، الگوی حرکتی حول زاویه 60 درجه میرا می شود و رژیم حرکتی از نوع نوسانی است که با افزایش نسبت طولی و سرعت جریان آزاد، به رژیم حرکتی دورانی تغییر پیدا می کند. بیشترین نوسان و یا دوران مربوط به زاویه حمله اولیه صفر درجه است. عموما وقوع رژیم حرکتی دورانی با افزایش نسبت طولی و سرعت جریان آزاد در زوایای حمله اولیه پایین اتفاق می افتد. سرعت زاویه ای مدل ها و عدد اشتروهال در رژیم حرکتی دورانی محاسبه شد و نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد رینولدز جریان، عدد اشتروهال دارای مقدار ثابتی است.

    کلیدواژگان: جریان ناپایا، حرکت نوسانی و دورانی، عدد رینولدز، عدد اشتروهال
  • علی زاهدی دیزج یکان* صفحات 63-76
    شکل دهی تدریجی ورق فلزی یکی از روش های مورد توجه شکل دهی ورق است که اعمال موضعی نیروهای شکل دهی و عدم حضور قالب مادگی در آن، باعث افزایش حد شکل پذیری ورق و افزایش انعطاف پذیری این فرایند در تولید هندسه های پیچیده می شود. در پژوهش حاضر، از دیدگاه مکانیک آسیب، یکی از ویژگی های بارز این فرایند یعنی حدود شکل پذیری بر روی ورق آلومینیومی AA5052 مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، ابتدا مدل آسیب بایو- ویرزبیکی در قالب زیر برنامه VUMAT به نرم افزار آباکوس معرفی شد. ثابت های مدل آسیب، مدل سخت شوندگی و مدل تسلیم هیل48 با استفاده از آزمایش های کشش تک محوری در سه راستای نورد، °45 با راستای نورد و عمود بر راستای نورد برای ورق آلومینیومی کالیبره شد. به منظور بررسی شکل پذیری ورق، از هندسه های مخروط ناقص و هرم ناقص با زاویه دیواره های متغیر افزایشی استفاده شد و آزمایش های تجربی و شبیه سازی فرایند در نرم افزار آباکوس انجام گردید. با استفاده از توزیع کرنش و تنش، پدیده شکست و نحوه شروع آن تشریح گردید. نتایج نشان می دهد که ورق فلزی قبل از اینکه به ارتفاع نهایی طراحی شده برای دو هندسه برسد، دچار شکست می شود به طوری که برای هندسه هرم ناقص و مخروط ناقص ارتفاع شکست به ترتیب برابر mm9/19 و mm9/16 می باشد. با توجه استخراج خواص ناهمسانگردی ورق و استفاده از آن در شبیه سازی فرایند، ارتفاع شکست نمونه ها با دقت میانگین 9% پیش بینی گردید و نتایج نشان داد بدون در نظر گرفتن ناهمسانگردی ورق ها، دقت پیش بینی ارتفاع شکست ورق افت می کند. همچنین انطباق قابل قبولی در پیش بینی محل شروع شکست به دست آمد.
    کلیدواژگان: شکل دهی تدریجی ورق، معیار آسیب، المان محدود، تحلیل تنش
  • عباس صواب پور*، جواد کدخداپور، علی پورکمالی صفحات 77-89
    ماده مرکب یک جامد غیر یکنواخت است که از دو یا چند ماده مختلف تشکیل شده است که به صورت مکانیکی یا متالورژی به هم پیوند خورده اند. این مواد تشکیل دهنده، خواص شیمیایی و فیزیکی کاملا متفاوتی دارند و برای ساخت ماده ای که شبیه به هیچ کدام از این مواد نیست با هم ادغام می شوند. در مطالعات پیشین، ساخت و بررسی ساختارهای ساندویچ مواد پلیمری با دو ماده با خواص فیزیکی مشابه (دو ماده سخت) انجام شده بود، ولی در این تحقیق، دو پلیمر با خواص فیزیکی کاملا متفاوت با هم ترکیب و یک ساختار ساندویچی جدید ساخته شده است. این مطالعه با هدف بررسی و تلاش برای افزایش عملکرد مکانیکی ساختارهای تک لایه و چند لایه مرکب (ساندویچی) چاپ شده از مواد پلیمری سخت (ABS) و نرم (TPU) و مقایسه این نمونه ها با تهیه ساختارهای مرکب مختلف از این پلیمرها انجام شده است. روش ساخت مواد پلیمری مورد استفاده از این تحقیق، استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی (لایه گذاری افزایشی) می باشد. نتایج در قالب تست کشش آزمایشگاهی و شبیه سازی در محیط نرم افزاری آباکوس به دست آمده است. این نتایج حاکی از آن است که با تغییر لایه ها و مواد، مقدار کرنش تا شکست نمونه های مرکب تا حدود 4 برابر افزایش پیدا کرده است. لازم به ذکر است که ساخت نمونه های تست کشش، در این پروژه طبق استاندارد انجمن مواد و آزمون آمریکا انجام شده است.
    کلیدواژگان: خواص مکانیکی، ساختارهای مرکب، پرینت سه بعدی، ABS، TPU
  • مجید ملک جعفریان*، محمد شیبانی، محمدمهدی عبدالله زاده صفحات 91-106

    در این پژوهش، یک مدل پدیدارشناختی اصلاح شده از طریق ادغام مدل سوزن-هوانگ و مدل رانش یون و هان برای دو نوع عمل گر پلاسمای تکی و عمل گر جت ترکیبی پلاسما حلقوی، در هندسه های مختلف و شرایط کاری و محیطی متفاوت ارایه شده است. مدل معرفی شده در کار حاضر، بر اساس رانش تولید شده ناشی از پلاسما پایه ریزی گردیده است. با این تعمیم و اصلاح، این مدل نقاط ضعف مدل سوزن-هوانگ استاندارد (عدم تخمین درست از رابطه ی غیرخطی بین ولتاژ اعمالی و مقدار رانش ناشی از پلاسما و عدم تاثیر مولفه هایی هم چون ضخامت و ثابت دی الکتریک، ضخامت الکترود آشکار و فرکانس جریان متناوب) را نخواهد داشت. اعمال این مدل بر روی یک عمل گر پلاسمای تکی نشان از دقت و صحت این مدل دارد. هم چنین با تعمیم مدل حاضر برای عمل گرهای جت ترکیبی پلاسمای حلقوی، وابستگی چگالی بار بیشینه و نیروی حجمی به قطر عمل گر در مدل لحاظ شد. اعتبارسنجی مدل حاضر برای عمل گر جت ترکیبی پلاسمای حلقوی، نشان می دهد که مدل قادر است به خوبی خود را با تغییر قطر عمل گر، شرایط کاری، هندسی و جنس مواد عمل گر تطبیق داده و برآورد خوبی از نتایج به عمل آورد.

    کلیدواژگان: عمل گر جت ترکیبی پلاسمای حلقوی، تخلیه ی مقاوم دی الکتریک، رانش، شبیه سازی عددی
  • وحید مدانلو*، یاسر تقی پور لاهیجانی، احمد مشایخی، بهنام آخوندی صفحات 107-120
    در این مقاله، خیز نانوتیرهای کرومی با استفاده از روش طراحی آزمایشها بررسی شده است. با استفاده از روش فاکتوریل کامل، تعداد 100 آزمایش طراحی شده که در آن طول و نیروی وارد بر نانوتیر به ترتیب در 25 و 4 سطح به عنوان متغیرهای ورودی و خیز نانوتیر به عنوان خروجی در نظر گرفته شد. در ابتدا، از هر 4 سطح نیرو (8، 5/9، 11 و 5/12 نانونیوتن)، برای تحلیل استفاده شده و معادلاتی بسته برای تخمین خیز نانوتیر حاصل شد. نتایج نشان داد که تاثیر طول نانوتیر بیشتر از نیروی وارد بر نانوتیر است به طوری که با افزایش طول، میزان خیز به صورت درجه سه تغییر می کند. مدل رگرسیون درجه سوم، با دقت بالایی خیز نانوتیر را پیش بینی کرده و میزان خطای آن نسبت به مدلهای رگرسیون درجه اول و دوم کمتر است. در ادامه، از دو سطح نیرو (8 و 11 نانونیوتن) برای تحلیل استفاده شده و معادلات جدیدی برای تخمین خیز نانو تیر حاصل شد. از معادلات جدید برای درون یابی و برون یابی خیز نانوتیر به ترتیب در نیروهای 5/9 و 5/12 نانونیوتن استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل رگرسیون با استفاده از دو سطح نیرو نیز با دقت زیادی میزان خیز نانوتیر را پیش بینی می کند. نتایج این تحقیق نشان داد که بدون نیاز به انجام آزمایشهای بیشتر و صرف هزینه، یا انجام محاسبات پیچیده و حل معادلات دیفرانسیل، می توان خیز نانوتیر را با فرمول هایی جبری و با دقت بالا تخمین زد.
    کلیدواژگان: نانوتیر، خیز بزرگ، مدل رگرسیون، طراحی آزمایش
|
  • Moein Taheri *, Hamed Faraji Pages 1-16
    In the macro scale, surface forces such as friction and adhesion are of little importance and can be ignored. But in the micro/nano world, these forces are of great importance. For this purpose, in order to simulate the manipulation of nanoparticles based on the atomic force microscope, various friction models can be used, including the HK friction model. Accurate calculation of force and critical time, respectively, in order not to damage the particle and to reach the target point in the manipulation process is important and necessary. In this research, data were collected using the Taguchi test design method in three levels. The amount of force and critical time were calculated for each test. Then, with the help of analysis using the signal-to-noise ratio method, to investigate the effect of the input parameters of the HK friction model including, , ,B and M The reduction of the critical force and the increase of the critical time in mamipulation the gold nanoparticle with a radius of 50 nm on the silicon oxide substrate have been discussed. Based on the obtained results, parameter B as the first parameter and M as the second parameter with the lowest signal-to-noise ratio on reducing the critical force and with the highest signal-to-noise ratio at the critical time at level 3 with values of -1.869 and -0.3419.
    Keywords: Gold Nanoparticles, HK friction model, Nanomanipulation, critical force, time, Atomic Force Microscopy
  • Seyyed Morteza Mousavi Zahed, Ebrahim Afshari * Pages 17-32
    In the membrane humidifier, the characteristics of the membrane as the heart of the humidifier and the selection of Nafion as the most common membrane for use in the process of separating two wet and dry streams have a great impact on its performance. In this study, a numerical and three-dimensional investigation of a flat membrane humidifier including the dry flow channels, membrane, wet flow channels and plates on the two sides of the membrane has been investigated by Ansys Fluent software and the effect of membrane characteristics including: thickness, permeability and porosity coefficient on the mass (water) and heat transfer through the membrane and as a result the performance of the humidifier has been investigated. The results show that the use of Nafion 111 due to its lower thickness compared to Nafion 115, 117 and 211, leads to improved heat and mass transfer and therefore improves the performance of the membrane humidifier. Considering the dew point which shows the simultaneous effect of mass and heat transfer; increasing the permeability coefficient of the membrane from 10-15 to 10-21 square meters, the dew point temperature at the outlet of the dry side increases by about 3.5K. In the common limits of the porosity coefficient of common commercial membranes, the change of the porosity coefficient does not have much effect on the performance of the membrane humidifier.
    Keywords: Membrane Humidifier, permeability, Porosity Coefficient, Thickness, Dew Point Temperature, Numerical modeling
  • Mohammad Reza Salimi, Hadiseh Karimaei *, Mostafa Gholampour Yazdi Pages 33-46

    Monopropellant hydrazine thrusters are widely used in situation control, orbital transmission, and position correction systems of satellites. In these thrusters, hydrazine is decomposed into the hot gaseous products by passing through a catalyst bed during a highly exothermic reaction. In this paper, the decomposition chamber of a monopropellant hydrazine thruster is numerically simulated in the granule scale of the catalyst bed. The effect of the catalyst granule size is investigated on the performance of the decomposition chamber with catalyst bed with a length of 2.48 cm. Simulations have been performed for catalyst granules with diameters of 0.88, 1, and 1.15 mm at the porosity equal to 0.4 and the chamber inlet pressure equal to 15 bar. The results show that the size of the catalyst granules affects the chamber performance so that with its increase, the hydrazine decomposition and the bed temperature increase respectively 8% and 5% and the mass flow decreases about 25%, which in turn reduces the bed loading about 5%. Finally, further increase in the temperature of the decomposition chamber causes an increase in the outer wall temperature.

    Keywords: Monopropellant thruster, catalyst bed, decomposition chamber, catalyst granule diameter, hydrazine
  • Hayatollah Adavi, Hassan Isvand, Arash Shams Taleghani * Pages 47-62

    The purpose of this study is to investigate the behavior of a cylinder with three fins in the presence of free air flow. This study aims to investigate the unsteady aerodynamic flow with respect to its practical significance in aviation. Considering the degree of freedom of movement within the geometry and the complexity of the vortex masses that cause instability, it is essential to accurately predict the different dynamic behaviors. We have investigated the dynamic behavior of the model with different length ratios, free flow speeds, and angles of attack. According to the results of the study, rotational and oscillating behaviors, as well as a combination of both, are observed, and they are dependent upon the geometrical characteristics of the model, such as the ratio of the length of the plates to the radius of the cylinder, as well as the angle of attack When the aspect ratio and free flow speed are low, the motion pattern is damped around 60 degrees and the motion regime is oscillatory in nature, which changes to rotational motion as the aspect ratio and flow speed increase. The maximum oscillation or rotation is related to the initial angle of attack of zero degrees. It has been observed that rotational motion regimes occur with an increase in the longitudinal ratio and free flow speed at low initial angles of attack.

    Keywords: Unsteady flow, Oscillatory, rotational movements, Reynolds Number, Strouhal number
  • Ali Zahedi Dizajyekan * Pages 63-76
    Incremental sheet metal forming is one of the promising sheet forming processes, in which local nature of the applied forming forces and independency of the process on the die, induces higher formability in the sheet and increases flexibility of the process in producing intricated geometries. In current study, from damage mechanics window, one of the prominent features of the process, i.e. forming limits of AA5052 sheets has been investigated. For this purpose, firstly, Bao-Wierzbicki damage model is coded and implemented into Abaqus finite element program via VUMAT subroutine. The constants of the damage model, hardening model and Hill48 yield model have been obtained utilizing the uniaxial tensile experiments in three directions of 0º, 45º and 90º with respect to rolling direction. To examine the formability, truncated cone and pyramid geometries with variable increasing wall angles have been considered and the experimental tests and simulation of the process were conducted. Using the stress and strain distribution, fracture phenomena and onset of fracture were described. The results show that the sheet metal fractures before it reaches the designed final height, so that for the geometries of truncated pyramid and truncated cone, the fracture height is obtained 19.9 mm and 16.9 mm, respectively. Considering the sheet anisotropy properties in the process simulation, the fracture height of specimens was predicted with an average accuracy of 9%, and the results reveal that with excluding the anisotropy properties of the sheets, the prediction accuracy decreases. Also, an acceptable agreement was obtained in predicting the fracture location.
    Keywords: Incremental sheet forming, damage model, Finite Element, stress analysis
  • Abbas Savabpour *, Javad Kadkhodapour, Ali Pourkamali Anaralki Pages 77-89
    A composite structure is a non-uniform solid that consists of two or more different materials with different kinds that are mechanically bonded together. These structures have completely different chemical and physical properties and they merge together to make a substance that is not similar to any of these materials. In previous studies, the construction and investigation of sandwich structures of polymer materials were done with two materials with similar physical properties (two hard materials), but in this research, two polymers with completely different physical properties were combined and a new sandwich structure was made. This study aims to investigate and try to increase the mechanical performance of single-layer and multi-layer composite (sandwich) structures printed from hard (ABS) and soft (TPU) polymer materials and comparing these samples by preparing different composite structures from these polymers. The method of making polymer materials used in this research is the use of 3D printing technology (incremental layering). The results have been obtained in the form of laboratory tensile test and simulation in the Abaqus software environment. These results indicate that with the change of layers and materials, the amount of strain to failure of the composite samples has increased up to about 4 times. It should be noted that the construction of the tensile test samples in this project was done according to the standard of the American Association of Materials and Testing.
    Keywords: Mechanical properties, Composite Materials, 3D Printing, ABS, TPU
  • Majid Malek Jafarian *, Mohammad Sheibani, Mohammad Mahdi Abdollahzadeh Pages 91-106

    In this study, a modified phenomenological model has been proposed by merging the Suzen-Huang model and the Yoon-Han thrust model for two types of single plasma actuators and plasma synthetic jet actuators, in different geometries and different working and environmental conditions. The model introduced in the present work is based on the thrust induced by plasma. With this generalization and modification, this model overcomes the drawbacks of the standard Suzen-Huang model (lack of correct estimation of the nonlinear relationship between the applied voltage and the amount of thrust induced by the plasma and not considering the influence of parameters such as the thickness of dielectric and dielectric constant, the thickness of the exposed electrode, and the alternating current frequency). Applying this model on a single plasma actuator shows the accuracy and correctness of this model. Also, by generalizing the present model for the annular plasma synthetic jet actuators, the dependence of the maximum charge density and body force on the diameter of the actuator was included in the model. Validation of the present model for the annular plasma synthetic jet actuator shows that the model is able to adapt itself well to changing the diameter of the actuator, working conditions, geometry and materials of the actuator and make a good estimate of the results.

    Keywords: Annular Plasma Synthetic Jet Actuator, Dielectric Barrier Discharge, thrust, Numerical simulation
  • Vahid Modanloo *, Yasser Taghipour Lahijani, Ahmad Mashayekhi, Behnam Akhoundi Pages 107-120
    This paper investigates the deflection of chromium nanobeams using the design of experiments method. Using the full factorial method, a number of 100 experiments were designed in which the length and the force on the nanobeam were considered input variables at 25 and 4 levels, respectively and the deflection of the nanobeam was considered output. First, all 4 force levels (8, 9.5, 11, and 12.5 nN) were used for the analysis, and closed-form equations were obtained to estimate the deflection of the nanobeam. The results showed that the effect of the length is more than the force, by increasing the length so that the deflection changes with third degree. The third-order regression model predicts the deflection with high accuracy, and its error value is lower than the first and second-order regression models. Afterward, two levels of force (8 and 11 nN) were used for analysis, and new equations were obtained to estimate the deflection of the nanobeam. The new equations were used for interpolation and extrapolation of the nanobeam's deflection in forces of 9.5 and 12.5 nN, respectively. The results demonstrated that the regression model using two force levels accurately predicts the deflections of nanobeams as well. The results of this research demonstrated that it is possible to estimate the nanobeam's deflection without the need to perform more experiments and spend cost, perform complex calculations, and solve differential equations; the nanobeam's deflection can be accurately estimated with algebraic formulas.
    Keywords: Nanobeam, Large Deflection, Regression model, Design of Experiment