载流纳米板磁弹性稳定性问题分析

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磁弹性问题在当今的高新技术装置中广泛存在,而目前高新技术中备受关注的就是微机电系统,这些系统大部分由铁磁、压电、导体等材料制成,研究微机电系统基础构件的磁弹性问题对于防止构件失效、优化其结构有着重要的意义。磁弹性理论与微结构细观理论经过多年的发展,已经逐渐应用于工程实际中,为本课题的研究提供了完善的理论基础与广泛的应用前景。本文基于非局部弹性理论,结合板壳磁弹性力学理论,对载流纳米板的磁弹性稳定性问题进行了研究。论文的主要研究内容如下:在宏观板的控制方程的基础上,结合非局部弹性理论与板壳磁弹性理论,推导了载流纳米板磁弹性动力稳定方程;然后以四边简支纳米板为例,将方程通过伽辽金原理化为马丢方程的标准形式,并利用其系数的本征值关系,分析了四边简支纳米板临界失稳电流密度与磁感应强度、板长、板厚、机械载荷及小尺度参数之间的关系。数值模拟结果表明:纳米板的临界失稳电流密度,随着磁感应强度、板长以及小尺度参数的增加而降低;随着板厚、机械载荷的增加而提高,并且纳米板的板长与板厚取值存在一个灵敏区间,在此区间内磁感应强度、板长及板厚对纳米板稳定性的影响程度很大。通过分析不同边界条件对纳米板稳定性的影响,对比了三边简支,一边自由、对边简支,对边固定、四边固定以及四边简支纳米板的磁弹性稳定性随各参数的变化情况。结果表明,拥有固定边且固定边条数越多,纳米板的稳定性越好;同时在磁场、机械载荷作用的基础上,考虑了温度场作用时载流纳米板稳定性与各变量参数之间的相互关系,以及不同温度对纳米板稳定性的影响。结果表明,纳米板的稳定性在考虑温度场时会有明显的提高,并且温度场对纳米板稳定性的影响程度会随着其他参数的改变而发生变化。本文的研究将磁弹性问题从宏观构件拓展到了纳米板,并对其稳定性问题进行了一系列的研究,对实际应用有一定的参考意义,同时也为微纳米构件磁弹性问题的研究提供了一些思路。
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