Заседание 261

25 октября 2022 г. в 17.30

Лукин А.В., Штукин Л. В. (Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого)

Нелинейная динамика нано/микромеханических систем при лазерных термо-оптических воздействиях

Работа посвящена исследованию нелинейной динамики параметрически возбуждаемых изгибных колебаний защемлённой с двух концов микробалки – базового чувствительного элемента перспективного класса микродатчиков различных физических величин – при лазерном термооптическом воздействии в форме периодически генерируемых импульсов, действующих на некоторую часть поверхности балочного элемента. Найдено аналитическое решение задачи теплопроводности для установившегося гармонического распределения температуры в объеме резонатора. Определены статические и динамические компоненты силовых факторов температурной природы - температурных осевой силы и изгибающего момента. С помощью метода Галеркина выполнена дискретизация нелинейных связанных уравнений в частных производных, описывающих продольно-изгибные колебания резонатора. С применением асимптотического метода многих масштабов получено приближенное аналитическое решение для задачи нелинейной динамики системы в условиях главного параметрического резонанса. Показана принципиальная техническая возможность лазерной генерации параметрических колебаний высокодобротных микромеханических резонаторов без реализации сценариев потери упругой устойчивости чувствительного элемента или его недопустимого нагрева.

Кроме того, сообщаются результаты исследования динамики параметрически возбуждаемых изгибных колебаний двух слабосвязанных балочных микрорезонаторов при лазерном термо-оптическом возбуждении. Аналитически получены зоны возможной раскачки параметрических колебаний и амплитуды установившихся режимов для обоих резонаторов. Показано, что малое различие в массово-инерционных характеристиках резонаторов приводит к существенному изменению в амплитудах установившихся режимов для каждого резонатора, что может быть использовано с целью детектирования массы частицы, осажденной на один из чувствительных элементов.

Лукин Алексей Вячеславович – к.ф.-м.н., доцент Высшей школы "Механика и процессы управления" Физико-механического института, инженер-исследователь НЦМУ "Передовые цифровые технологии" Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.
Штукин Лев Васильевич – к.ф.-м.н., доцент Высшей школы "Механика и процессы управления" Физико-механического института Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.

Область научных интересов докладчиков: вычислительная механика, волны в сплошных средах, нелинейная теория упругости, теория нелинейных колебаний, гироскопия и навигация, нелинейная динамика и управление Н/МЭМС.