فرایند نانومنیپولیشن در فضایی با ابعاد میکرو/نانو انجام می‌شود؛ به‌طوری‌که به‌وسیله‌ی سوزنی با ابعاد میکرو، اقدام به جابه‌جایی میکرو/نانو ذرات می‌شود. مطالعات تجربی نشان می‌دهند که اثر اندازه نقش مهمی در ساختارهای میکرو و نانو بازی می‌کند که مکانیک محیط پیوسته کلاسیک نمی‌تواند این رفتار را پیش¬بینی کند. مدل¬های مختلفی وجود دارند که می‌توان با استفاده از آن‌ها رفتار دینامیکی نانوذره را در حین نانومنیپولیشن بررسی کرد. در این رساله با تمرکز بر روش غیرکلاسیک تئوری تنش کوپله اصلاحی، استفاده از مدل غیرکلاسیک تئوری تنش کوپله ورق میندلین همراه با اثرات ولتاژ و روش المان محدود برای مدل‌سازی تیرک چندلایه پیشنهاد شده است. با استفاده از اصل همیلتون معادلات حاکم بر ورق چندلایه‌ی میندلین با در نظر گرفتن اثرات پارامتر اندازه و ولتاژ استخراج شد تا بتوان رفتار ارتعاشات آزاد و خمش استاتیکی میکرو ورق را تجزیه و تحلیل کرد. به منظور حل معادلات حاکم از رویکرد المان محدود و روش گلرکین استفاده شد و مدل‌سازی تغییرشکل‌های خمشی و کششی با استفاده از تعریف المان مستطیلی 15 درجه آزادی انجام شد. نتایج شبیه‌سازی بر روی یک ورق چندلایه با استفاده از مطالعات موجود مورد بررسی قرار گرفت که نشان می‌دهد با افزایش پارامتر اندازه (کاهش نسبت ضخامت به پارامتر اندازه) مقدار سفتی ورق و همچنین فرکانس سیستم افزایش می‌یابد. بررسی اثرات ولتاژ نشان داد که سفتی سیستم علاوه بر بزرگی ولتاژ، وابسته به علامت آن نیز می‌باشد. بررسی مدل ارائه شده با نتایج تجربی مربوط به تیرک میکروسکوپ نیروی اتمی خطای 0.02 درصدی را با نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهد که دقت مدل پیشنهادی را نشان می‌دهد.
همچنین برای ذراتی که می‌توان هندسه‌ی آن را به صورت یک میکرو یا نانو تیر تخمین زد، مدل غیرخطی تیر اویلر – برنولی و تیموشنکو با تئوری تنش کوپله‌ی اصلاحی بکار گرفته شده است. ابتدا با استفاده از تئوری‌های غیرکلاسیک تنش کوپله اصلاحی اویلر – برنولی و تیموشنکو با تغییرشکل‌های کوچک و بزرگ به مدل‌سازی رفتار نانوذره در حین حرکت پرداخته شده است. برای حل معادلات حاکم از رویکرد المان محدود استفاده شده است.

 

نانومنیپولیشن، تئوری تنش کوپله‌ی اصلاحی، مدل‌سازی غیرکلاسیک نانوذرات، اثرات غیرخطی.