Mathematical simulation of generalized thermoelastic dissipation and frequency shift in spinning nonlocal rings with rectangular cross section

Der Artikel untersucht die komplexe Dynamik thermoelastischer Dissipation (TED) und Frequenzverschiebung (FS) bei der Drehung nichtlokaler Ringe mit rechteckigem Querschnitt und konzentriert sich dabei auf die fortgeschrittenen Modellierungstechniken, die für mikroelektromechanische Systeme (MEMS) und nanoelektromechanische Systeme (NEMS) erforderlich sind. Zunächst werden die Grenzen der klassischen Elastizitätstheorie (CET) bei der Erfassung skalenabhängiger Verhaltensweisen auf Mikro- und Nanoskala hervorgehoben, wobei die Notwendigkeit skalenabhängiger Elastizitätstheorien betont wird, die intrinsische Längenskalen und nichtlokale Interaktionen einbeziehen. Die nichtlokale Elastizitätstheorie (NET) und das nichtlokale Einphasen-Verzögerungsmodell (NSPL) werden als entscheidende Werkzeuge zur genauen Simulation des mechanischen und thermischen Verhaltens ultrakleiner Strukturen eingeführt. Der Artikel geht der Entwicklung einer gekoppelten Bewegungsgleichung für sich drehende Ringe unter Einbeziehung thermischer Effekte und nichtlokaler Phänomene nach und präsentiert eine detaillierte Ableitung der Temperaturverteilung innerhalb des Rings. Durch die frequenzbasierte Methodik wird eine explizite TED-Beziehung formuliert, die Einblicke in den Einfluss mechanischer und thermischer nichtlokaler Parameter auf Energieableitung und Frequenzverschiebungen bietet. Die numerischen Simulationen und Diskussionen bieten eine umfassende Analyse, wie verschiedene Faktoren wie Schwingungsmodus-Zahl, Winkelgeschwindigkeit und Materialeigenschaften TED und FS beeinflussen. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Berücksichtigung nichtlokaler Effekte bei der Konzeption und Optimierung hochpräziser MEMS- und NEMS-Bauelemente und bieten ein tieferes Verständnis des thermomechanischen Verhaltens auf kleinsten Skalen.