Amr E. Assie;Salwa A. Mohamed;Alaa A. Abdelrahman;Mohamed A. Eltaher
Steel and Composite Structures
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v.48
no.2
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pp.113-130
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2023
The present manuscript aims to investigate the deviation between the middle surface (MS) and neutral surface (NS) formulations on the static response of bi-directionally functionally graded (BDFG) porous plate. The higher order shear deformation plate theory with a four variable is exploited to define the displacement field of BDFG plate. The displacement field variables based on both NS and on MS are presented in detail. These relations tend to get and derive a new set of boundary conditions (BCs). The porosity distribution is portrayed by cosine function including three different configurations, center, bottom, and top distributions. The elastic foundation including shear and normal stiffnesses by Winkler-Pasternak model is included. The equilibrium equations based on MS and NS are derived by using Hamilton's principles and expressed by variable coefficient partial differential equations. The numerical differential quadrature method (DQM) is adopted to solve the derived partial differential equations with variable coefficient. Rigidities coefficients and stress resultants for both MS and NS formulations are derived. The mathematical formulation is proved with previous published work. Additional numerical and parametric results are developed to present the influences of modified boundary conditions, NS and MS formulations, gradation parameters, elastic foundations coefficients, porosity type and porosity coefficient on the static response of BDFG porous plate. The following model can be used in design and analysis of BDFG structure used in aerospace, vehicle, dental, bio-structure, civil and nuclear structures.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.1A
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pp.79-87
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2008
This paper investigates the in-plane stability of fixed shallow arches. The shape of the arches is parabolic and the uniformly distributed load is used in the study. The nonlinear governing equilibrium equation of the general arch is adopted to derive the incremental form of the load-displacement relationship and the buckling load of the fixed shallow arches. From the results, it is found that buckling modes (symmetric or asymmetric) of the arches are closely related to the dimensionless rise H, which is the function of slenderness ratio and the rise to span ratio of such arches. Moreover, the threshold of different buckling modes and buckling load for fixed shallow arches are proposed. A series of finite element analysis are conducted and then compared with proposed ones. From the comparative study, the proposed formula provides the good prediction of the buckling load of fixed shallow arches.
Studying slope stability is an important branch of civil engineering. In this way, engineers have employed machine learning models, due to their high efficiency in complex calculations. This paper examines the robustness of various novel optimization schemes, namely equilibrium optimizer (EO), Harris hawks optimization (HHO), water cycle algorithm (WCA), biogeography-based optimization (BBO), dragonfly algorithm (DA), grey wolf optimization (GWO), and teaching learning-based optimization (TLBO) for enhancing the performance of adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) in slope stability prediction. The hybrid models estimate the factor of safety (FS) of a cohesive soil-footing system. The role of these algorithms lies in finding the optimal parameters of the membership function in the fuzzy system. By examining the convergence proceeding of the proposed hybrids, the best population sizes are selected, and the corresponding results are compared to the typical ANFIS. Accuracy assessments via root mean square error, mean absolute error, mean absolute percentage error, and Pearson correlation coefficient showed that all models can reliably understand and reproduce the FS behavior. Moreover, applying the WCA, EO, GWO, and TLBO resulted in reducing both learning and prediction error of the ANFIS. Also, an efficiency comparison demonstrated the WCA-ANFIS as the most accurate hybrid, while the GWO-ANFIS was the fastest promising model. Overall, the findings of this research professed the suitability of improved intelligent models for practical slope stability evaluations.
Ali Alnujaie;Alaa A. Abdelrahman;Abdulrahman M. Alanasari;Mohamed A. Eltaher
Steel and Composite Structures
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v.49
no.4
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pp.361-380
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2023
A size dependent bending behavior of piezoelectrical flexoelectric layered perforated functionally graded (FG) composite nanobeam rested on an elastic foundation is investigated analytically. The composite beam is composed of regularly cutout FG core and two piezoelectric face sheets. The material characteristics is graded through the core thickness by power law function. Regular squared cutout perforation pattern is considered and closed forms of the equivalent stiffness parameters are derived. The modified nonlocal strain gradient elasticity theory is employed to incorporate the microstructure as well as nonlocality effects into governing equations. The Winkler as well as the Pasternak elastic foundation models are employed to simulate the substrate medium. The Hamiltonian approach is adopted to derive the governing equilibrium equation including piezoelectric and flexoelectric effects. Analytical solution methodology is developed to derive closed forms for the size dependent electromechanical as well as mechanical bending profiles. The model is verified by comparing the obtained results with the available corresponding results in the literature. To demonstrate the applicability of the developed procedure, parametric studies are performed to explore influences of gradation index, elastic medium parameters, flexoelectric and piezoelectric parameters, geometrical and peroration parameters, and material parameters on the size dependent bending behavior of piezoelectrically layered PFG nanobeams. Results obtained revealed the significant effects both the flexoelectric and piezoelectric parameters on the bending behavior of the piezoelectric composite nanobeams. These parameters could be controlled to improve the size dependent electromechanical as well as mechanical behaviors. The obtained results and the developed procedure are helpful for design and manufacturing of MEMS and NEMS.
MaoSheng Ye;HangKong, OuYang;YiNi Lin;Quan Ynag;QingYang Xu;Tao Chen;LiNing Sun;Li Ma
Advances in nano research
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v.15
no.3
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pp.263-275
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2023
The electron transport properties of Y-type zigzag branched carbon nanotubes (CNTs) are of great significance for micro and nano carbon-based electronic devices and their interconnection. Based on the semi-empirical method combining tight-binding density functional theory and non-equilibrium Green's function, the electron transport properties between the branches of Y-type zigzag branched CNT are studied. The results show that the drain-source current of semiconducting Y-type zigzag branched CNT (8, 0)-(4, 0)-(4, 0) is cut-off and not affected by the gate voltage in a bias voltage range [-0.5 V, 0.5 V]. The current presents a nonlinear change in a bias voltage range [-1.5 V, -0.5 V] and [0.5 V, 1.5 V]. The tangent slope of the current-voltage curve can be changed by the gate voltage to realize the regulation of the current. The regulation effect under negative bias voltage is more significant. For the larger diameter semiconducting Y-type zigzag branched CNT (10, 0)-(5, 0)-(5, 0), only the value of drain-source current increases due to the larger diameter. For metallic Y-type zigzag branched CNT (12, 0)-(6, 0)-(6, 0), the drain-source current presents a linear change in a bias voltage range [-1.5 V, 1.5 V] and is symmetrical about (0, 0). The slope of current-voltage line can be changed by the gate voltage to realize the regulation of the current. For three kinds of Y-type zigzag branched CNT with different diameters and different conductivity, the current-voltage curve trend changes from decline to rise when the branch of drain-source is exchanged. The current regulation effect of semiconducting Y-type zigzag branched CNT under negative bias voltage is also more significant.
Bangho Shin;Chansoo Choi;Rui Qiu;Suhyeon Kim;Hyeonil Kim;Sungho Moon;Gahee Son;Jaehyo Kim;Haegin Han;Yeon Soo Yeom;Chan Hyeong Kim
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.6
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pp.2195-2207
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2024
To enhance skeletal dosimetry in conjunction with the adult mesh-type reference Korean phantoms (MRKPs), Korean/Asian photon fluence-to-skeletal dose response functions (DRFs) were established utilizing an updated version of micro-CT-based detailed bone models from Tsinghua University. These bone models were incorporated into the MRKPs using the parallel geometry feature of Geant4. We calculated bone-site-specific electron absorbed fractions and used them to generate DRFs, following a similar methodology employed for ICRP-116 DRFs that have been used with the ICRP reference phantoms for skeletal dosimetry. To assess dosimetric implications of the Korean/Asian DRFs, we calculated RBM and BE doses for the MRKPs exposed to photon beams in the antero-posterior direction using the Korean/Asian and ICRP-116 DRFs. For energies ≥200 keV, the Korean/Asian DRFs-based skeletal doses exhibited excellent agreement with the ICRP-116 DRFs-based skeletal doses, attributed to the existence of charged particle equilibrium across the bone site. Conversely, significant differences of up to ~2.3 times were observed at lower energies, due to differences in the skeletal tissue distributions of bone models used to derive the Korean/Asian and ICRP-116 DRFs. The DRFs established in this study are expected to yield more accurate skeletal doses for Korean and Asian populations compared to the ICRP-116 DRFs.
K.L. Wong;M.W. Chuan;A. Hamzah;S. Rusli;N.E. Alias;S.M. Sultan;C.S. Lim;M.L.P. Tan
Advances in nano research
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v.17
no.2
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pp.137-147
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2024
Graphene nanoribbons (GNRs) are considered a promising alternative to graphene for future nanoelectronic applications. However, GNRs-based device modeling is still at an early stage. This research models the electronic properties of n-doped rough-edged 13-armchair graphene nanoribbons (13-AGNRs) and quantum transport properties of n-doped rough-edged 13-armchair graphene nanoribbon field-effect transistors (13-AGNRFETs) at different doping concentrations. Step-up and edge doping are used to incorporate doping within the nanostructure. The numerical real-space nearest-neighbour tight-binding (NNTB) method constructs the Hamiltonian operator matrix, which computes electronic properties, including the sub-band structure and bandgap. Quantum transport properties are subsequently computed using the self-consistent solution of the two-dimensional Poisson and Schrödinger equations within the non-equilibrium Green's function method. The finite difference method solves the Poisson equation, while the successive over-relaxation method speeds up the convergence process. Performance metrics of the device are then computed. The results show that highly doped, rough-edged 13-AGNRs exhibit a lower bandgap. Moreover, n-doped rough-edged 13-AGNRFETs with a channel of higher doping concentration have better gate control and are less affected by leakage current because they demonstrate a higher current ratio and lower off-current. Furthermore, highly n-doped rough-edged 13-AGNRFETs have better channel control and are less affected by the short channel effect due to the lower value of subthreshold swing and drain-induced barrier lowering. The inclusion of dopants enhances the on-current by introducing more charge carriers in the highly n-doped, rough-edged channel. This research highlights the importance of optimizing doping concentrations for enhancing GNRFET-based device performance, making them viable for applications in nanoelectronics.
The global financial crisis, triggered by the subprime mortgage crisis in 2007, has put the world economy into the recession with financial market turmoil. I tested whether variables were cointegrated or whether there was an equilibrium relationship. Also, Generalized impulse-response function (GIRF) and accumulation impulse-response function (AIRF) may be used to understand and characterize the time series dynamics inherent in economical systems comprised of variables that may be highly interdependent. Moreover, the IRFs enables us to simulate the response in freight to a shock in the USD/JPY exchange rate, Dow Jones industrial average index, Dow Jones volatility, Chinese Import volatility. The result on the cointegration test show that the hypothesis of no cointergrating vector could be rejected at the 5 percent level. Also, the empirical analysis of cointegrating vector reveals that the increases of USD/JPY exchange rate have negative relations with freight. The result on the impulse-response analysis indicate that freight respond negatively to volatility, and then decay very quickly. Consequently, the results highlight the potential usefulness of the multivariate time series techniques accounting to behavior of Freight.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.12
no.6
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pp.491-496
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2002
Multi-objective Optimization Problems(MOPs) are occur more frequently than generally thought when we try to solve engineering problems. In the real world, the majority cases of optimization problems are the problems composed of several competitive objective functions. In this paper, we introduce the definition of MOPs and several approaches to solve these problems. In the introduction, established optimization algorithms based on the concept of Pareto optimal solution are introduced. And contrary these algorithms, we introduce theoretical backgrounds of Nash Genetic Algorithm(Nash GA) and Evolutionary Stable Strategy(ESS), which is the basis of Co-evolutionary algorithm proposed in this paper. In the next chapter, we introduce the definitions of MOPs and Pareto optimal solution. And the architecture of Nash GA and Co-evolutionary algorithm for solving MOPs are following. Finally from the experimental results we confirm that two algorithms based on Evolutionary Game Theory(EGT) which are Nash GA and Co-evolutionary algorithm can search optimal solutions of MOPs.
Adsorption, leaching, and retention of the Flupyrazofos(KH-502), a new active ingredient for insecticide, in the soils under laborarory and field conditions were investigated to provide the basic data for the safety use and to assess a secondary impact of this insecticide on soil and water environments. A significant power function relation was found between the adsorbed KH-502 and time, representing that 45% of the added KH-502 was adsorbed within 30 min. but a quasiequilibrium was reached after 6 to 12 hr with a slower adsorption. Adsorption phenomena followed th first-order kinetics and time required for 50% adsorption was 5.8 hr. The equilibrium adsorption isotherm was explained by the Freundlich equation and was classified as S-type. The amounts of KH-502 leached through the soil column (C) as compared to initial conc. ($C_0$) were very low and these relative concentrations ($C/C_0$) were 0.073 and 0.017 in SL and CL soils, respectively. The residual conc. of KH-502 in the surface soil was comparatively low and decreased with time. Half-lives of KH-502 in the surface soil was comparatively low and decreased with time. Half-lives of KH-502 under the field conditions were estimated to be 20 and 18 days in the SL and CL soils, respectively. The KH-502 cone, transported to the subsurface soils was extremely low. These results demonstrate that KH-502 has a low pollution risk potential to the surrounding environment as far as it is used following the recommended guideline.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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