基于非局部彈性理論的碳納米管質(zhì)量傳感器振動特性研究.pdf

1、碳納米管（CNT）具有尺度小，密度小，剛度大，高比表面積，尤其是對外部環(huán)境特別敏感等優(yōu)越的物理特性，使得它在微納米質(zhì)量傳感器方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本文基于非局部彈性梁理論，研究了單壁碳納米管（SWCNT）質(zhì)量傳感器的振動特性，主要研究成果有：
　　基于非局部Timoshenko梁理論建立了不同支撐條件下等截面SWCNT質(zhì)量傳感器的橫向振動模型，采用傳遞函數(shù)方法求解得到了SWCNT振動的固有頻率。討論了非局部參數(shù)、附加質(zhì)量的大小和

2、位置、SWCNT的長徑比以及支撐方式對系統(tǒng)固有頻率和頻率漂移的影響。研究表明，增大附加質(zhì)點的質(zhì)量或者減小SWCNT的長徑比，系統(tǒng)頻率漂移增大。當非局部參數(shù)增大時，懸臂 SWCNT的固有頻率和頻率漂移都略有提高，而其他三種支撐條件下SWCNT的變化規(guī)律與其相反。
　　基于非局部 Euler梁理論建立了懸臂支撐條件下端部含附加質(zhì)量的變截面SWCNT質(zhì)量傳感器的橫向振動模型。采用基于攝動理論的傳遞函數(shù)方法求解得到了SWCNT振動的固有頻

3、率，分析了變截面 SWCNT質(zhì)量傳感器的振動特性。討論了幾何參數(shù)、非局部參數(shù)以及附加質(zhì)量對系統(tǒng)固有頻率或頻率漂移的影響。所得結(jié)果表明，變截面懸臂 SWCNT的錐度越大，系統(tǒng)對頻率漂移越敏感。增大附加質(zhì)點的質(zhì)量或者減小 SWCNT的長徑比，系統(tǒng)頻率漂移增大。另外，當變截面SWCNT質(zhì)量傳感器處于某種特定的錐度下時，非局部效應(yīng)對系統(tǒng)一階固有頻率無影響。
　　基于非局部Timoshenko梁理論建立了懸臂支撐條件下端部含附加質(zhì)量的變截面

4、 SWCNT質(zhì)量傳感器的橫向振動模型。采用基于攝動理論的傳遞函數(shù)方法求解得到了SWCNT振動的固有頻率，分析了變截面SWCNT質(zhì)量傳感器的振動特性。討論了幾何參數(shù)、非局部參數(shù)以及附加質(zhì)量對系統(tǒng)固有頻率或頻率漂移的影響。計算表明，系統(tǒng)的頻率漂移隨變截面懸臂 SWCNT錐度和附加質(zhì)點的質(zhì)量的增大而增大，隨 SWCNT長徑比的增大而減小。另外，變截面 SWCNT質(zhì)量傳感器的錐度越大，系統(tǒng)的一階固有頻率增加，高階固有頻率則減小。
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