在热力和磁力作用下参数激励的自维持弯曲单壁碳纳米管中的非线性主共振与动态稳定性

《Scientific Reports》：Nonlinear primary resonance and dynamic stability in parametrically excited self-sustaining curved SWCNTs subjected to a thermal and magnetic loads

　　

摘要

本研究系统地分析了嵌入非线性粘弹性介质中的弯曲单壁碳纳米管在参数激励作用下的非线性动态行为。研究采用非局部欧拉-伯努利梁理论，构建了一个考虑非局部弹性效应的尺寸相关连续体模型。通过单模Galerkin分解对所得的非线性偏微分方程进行简化，将其转化为可求解的常微分方程组。运用多尺度方法，我们解析得到了描述主要共振响应的封闭形式解。通过全面的参数分析，研究了多个关键参数的影响：（i）自维持激励系数，（ii）几何曲率幅值，（iii）参数激励强度，（iv）热梯度，（v）磁场强度，以及（vi）频率失谐参数。该研究阐明了决定CSWCNTs稳定性边界的基本机制，充分考虑了由曲率效应引起的二次非线性、表现为三次位移项的几何非线性，以及由粘弹性基底带来的速度相关非线性。这些发现为理解多物理场激励与非线性响应特性之间的相互作用提供了重要见解，提升了在复杂动态载荷条件下基于纳米管的纳米机电系统的预测能力。