The geometrical nonlinear vibrations of the gold nanoscale rod are investigated for the first time by considering the internal modals interactions using different nonlinear beam theories. This phenomenon is usually one of the important features of nonlinear vibration systems. For a more detailed analysis, the von-Karman effects, preserving all the nonlinear terms in the strain-displacement relationships of gold nanoscale rods in three displacement directions, are considered to analyze the nonlinear axial vibrations of gold nanoscale rods. It uses highly accurate analytical-numerical solutions for the clamped-clamped and clamped-free boundary conditions of nanoscale gold rods. Also, with the help of Hamilton's principle, the governing equation and boundary conditions are derived based on Eringen's theory. The influence of nonlinear and nonlocal factors on axial vibrations was investigated separately for all three theories: Simple (ST), Rayleigh (RT) and Bishop (BT). Using different theories, the effects of inertia and shear on the internal resonances of gold nanorods were studied and compared in terms of twoto-one and three-to-one internal resonances. As the nonlocal parameter of the gold nanorod increases, the maximum nonlinear amplitude occurs. So, by adding nonlocal effects in a gold nanorod, the internal modal interactions resulting from the unique structure can be enhanced. It is worth noting that shear and inertial analysis have a significant effect on internal modal interactions in gold nanorods.
Bouadi, Abed;Bousahla, Abdelmoumen Anis;Houari, Mohammed Sid Ahmed;Heireche, Houari;Tounsi, Abdelouahed
Advances in nano research
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v.6
no.2
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pp.147-162
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2018
A new nonlocal higher order shear deformation theory (HSDT) is developed for buckling properties of single graphene sheet. The proposed nonlocal HSDT contains a new displacement field which incorporates undetermined integral terms and contains only two variables. The length scale parameter is considered in the present formulation by employing the nonlocal differential constitutive relations of Eringen. Closed-form solutions for critical buckling forces of the graphene sheets are obtained. Nonlocal elasticity theories are used to bring out the small scale influence on the critical buckling force of graphene sheets. Influences of length scale parameter, length, thickness of the graphene sheets and shear deformation on the critical buckling force have been examined.
This paper deals with free vibration analysis of nanosize rings and arches with consideration of surface effects. The Gurtin-Murdach model is employed for incorporating the surface effect parameters including surface density, while the small scale effect is taken into consideration based on nonlocal elasticity theory of Eringen. An analytical Navier solution is presented to solve the governing equations of motions. Comparison between results of the present work and those available in the literature shows the accuracy of this method. It is explicitly shown that the vibration characteristics of the curved nanosize beams are significantly influenced by the surface density effects. Moreover, it is shown that by increasing the nonlocal parameter, the influence of surface density reduce to zero, and the natural frequency reaches its classical value. Numerical results are presented to serve as benchmarks for future analyses of nanosize rings and arches.
In this paper the hygro-thermo-mechanical vibration and buckling behavior of embedded FG nano-plates are investigated. The Eringen's and Gurtin-Murdoch theories are applied to study the small scale and surface effects on frequencies and critical buckling loads. The effective material properties are modeled using Mori-Tanaka homogenization scheme. On the base of RPT and HSDPT plate theories, the Hamilton's principle is employed to derive governing equations. Using iterative and GDQ methods the governing equations are solved and the influence of different parameters on natural frequencies and critical buckling loads are studied.
As a first attempt, an inverse hybrid numerical method for small scale parameter estimation of functionally graded (FG) nanobeams using measured frequencies is presented. The governing equations are obtained with the Eringen's nonlocal elasticity assumptions and the first-order shear deformation theory (FSDT). The equations are discretized by using the differential quadrature method (DQM). The discretized equations are transferred from temporal domain to frequency domain and frequencies of the nanobeam are obtained. By applying random error to these frequencies, measured frequencies are generated. The measured frequencies are considered as input data and inversely, the small scale parameter of the beam is obtained by minimizing a defined functional. The functional is defined as root mean square error between the measured frequencies and calculated frequencies by the DQM. Then, the conjugate gradient (CG) optimization method is employed to minimize the functional and the small scale parameter is obtained. Efficiency, convergence and accuracy of the presented hybrid method for small scale parameter estimation of the beams for different applied random error, boundary conditions, length-to-thickness ratio and volume fraction coefficients are demonstrated.
Thermal bifurcation buckling behavior of fully clamped Euler-Bernoulli nanobeam built of a through thickness functionally graded material is explored for the first time in the present paper. The variation of material properties of the FG nanobeam are graded along the thickness by a power-law form. Temperature dependency of the material constituents is also taken into consideration. Eringen's nonlocal elasticity model is employed to define the small-scale effects and long-range connections between the particles. The stability equations of the thermally induced FG nanobeam are derived via the principal of the minimum total potential energy and solved analytically for clamped boundary conditions, which lead for more accurate results. Moreover, the obtained buckling loads of FG nanobeam are validated with those existing works. Parametric studies are performed to examine the influences of various parameters such as power-law exponent, small scale effects and beam thickness on the critical thermal buckling load of the temperature-dependent FG nanobeams.
This study presents the hygro-thermo-electromagnetic mechanical vibration attributes of elastically restrained piezoelectric nanobeam considering effects of beam surface for various elastic non-ideal boundary conditions. The nonlocal Eringen theory besides the surface effects containing surface stress, surface elasticity and surface density are employed to incorporate size-dependent effects in the whole of the model and the corresponding governing equations are derived using Hamilton principle. The natural frequencies are derived with the help of differential transformation method (DTM) as a semi-analytical-numerical method. Some validations are presented between differential transform method results and peer-reviewed literature to show the accuracy and the convergence of this method. Finally, the effects of spring constants, changing nonlocal parameter, imposed electric potential, temperature rise, magnetic potential and moisture concentration are explored. These results can be beneficial to design nanostructures in diverse environments.
In this article the frequency response analysis of curved magneto-electro-viscoelastic functionally graded (CMEV-FG) nanobeams resting on viscoelastic foundation has been carried out. To this end, the study incorporates the Euler-Bernoulli beam model in association with Eringen's nonlocal theory to incorporate the size effects. The viscoelastic foundation in the current investigation is assumed to be the combination of Winkler-Pasternak layer and viscous layer of infinite parallel dashpots. The equations of motion are derived with the aid of Hamilton's principle and the solution to vibration problem of CMEV-FG nanobeams are obtained analytically. The material gradation is considered to follow Power-law rule. This study thoroughly investigates the influence of prominent parameters such as linear, shear and viscous layers of foundation, structural damping coefficient, opening angle, magneto-electrical field, nonlocal parameter, power-law exponent and slenderness ratio on the frequencies of FG nanobeams.
Asghar, Sehar;Naeem, Muhammad N.;Hussain, Muzamal;Taj, Muhammad;Tounsi, Abdelouahed
Computers and Concrete
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v.25
no.2
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pp.133-144
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2020
This paper aims to study vibration characteristics of chiral and zigzag double-walled carbon nanotubes entrenched on Donnell shell model. The Eringen's nonlocal elastic equations are being combined with Donnell shell theory to observe small scale response. Wave propagation is proposed technique to establish field equations of model subjected to four distinct end supports. A nonlocal model has been formulated to explore the frequency spectrum of both chiral and zigzag double-walled CNTs along with diversity of indices and nonlocal parameter. The significance of scale effect in relevance of length-to-diameter and thickness- to- radius ratios are discussed and displayed in detail. The numerical solution based on this nonlocal Donnell shell model can be further used to predict other frequency phenomena of double-walled and multi-walled CNTs.
The present investigation is concerned with two dimensional deformation in a non local thermoelastic solid with two temperatures due to time harmonic sources. The nonlocal thermoelastic solid is homogeneous with the effect of two temperature parameters. Fourier transforms are used to solve the problem. The bounding surface is subjected to concentrated and distributed sources. The analytical expressions of displacement, stress components and conductive temperature are obtained in the transformed domain. Numerical inversion technique has been applied to obtain the results in the physical domain. Numerical simulated results are depicted graphically to show the effect of nonlocal parameter and frequency on the components of displacements, stresses and conductive temperature. Some special cases are also deduced from the present investigation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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