مدل سازی خیز بزرگ نانو تیرهای کرومی با استفاده از روش طراحی آزمایش ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران

چکیده

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 به‌عنوان متغیرهای ورودی و خیز نانوتیر به‌عنوان 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 تأثیر طول نانوتیر بیشتر از نیروی وارد بر نانوتیر است به‌طوری که با افزایش طول، میزان خیز به‌صورت 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 درون‌یابی و برون‌یابی 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، می‌توان خیز نانوتیر را با فرمول‌هایی جبری و با دقت بالا تخمین زد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Modeling of large deflection of the chromium nanobeams using design of experiments method

نویسندگان [English]

  • Vahid Modanloo
  • Yasser Taghipour Lahijani
  • Ahmad Mashayekhi
  • Behnam Akhoundi
Mechanical Engineering Department, Sirjan University of Technology, Sirjan, Iran
چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanobeam
  • Large Deflection
  • Regression Model
  • Design of Experiment
 
 doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.116246.
[24] Hamada, H.M. Al-Attar, A.A. Tayeh, B. Bin Mat Yahaya, F. Abu Aisheh, Y.I. “Optimising concrete containing palm oil clinker and palm oil fuel ash using response surface method,” Ain Shams Engineering Journal, vol. 14 no.10, pp. 102150, 2023. https://doi.org/10.1016/j.asej.2023.102150
[25] Ba, E.C.T. Martins, P.S. dos Santos, C.E. Maia, L.H.A. Barbosa, J.W. Dumont, M.R. “Study of the behavior of skewness (Rsk) and kurtosis (Rku) parameters in the dry drilling process of Al-Mg-Si alloy 6351 T6 using a Diamond-Like Carbon coated high-speed steel tool,” Tribology International, vol. 191, pp. 109149, 2024,
doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2023.109149.
 
CAPTCHA Image