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Axial control for nonlinear resonances of electrostatically actuated nanobeam with graphene sensor

Applied Mathematics and Mechanics(English Edition) 2017年第4期38卷 527-542页

作者： Canchang LIU Qian DING Qingmei GONG Chicheng MA Shuchang YUE School of Transportation and Vehicle Engineering Shandong University of Technology School of Mechanical Engineering Tianjin University

The nonlinear resonance response of an electrostatically actuated nanobeam is studied over the near-half natural frequency with an axial capacitor controller. A graphene sensor deformed by the vibrations of the nanobeam is used to produce the voltage signal. The voltage of the vibration graphene sensor is used as a control signal input to a closed- loop circuit to mitigate the nonlinear vibration of the nanobeam. An axial control force produced by the axial capacitor controller can transform the frequency-amplitude curves from nonlinear to linear. The necessary and sufficient conditions for guaranteeing the system stability and a saddle-node bifurcation are studied. The numerical simulations are conducted for uniform nanobeams. The nonlinear terms of the vibration system can be transformed into linear ones by applying the critical control voltage to the system. The nonlinear vibration phenomena can be avoided, and the vibration amplitude is mitigated evidently with the axial capacitor controller.

关键词： graphene sensor nanobeam nonlinear vibration electrostatic force

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