Fenjan, Raad M.;Moustafa, Nader M.;Faleh, Nadhim M.
Advances in nano research
/
제8권4호
/
pp.283-292
/
2020
In the present research, differential quadrature (DQ) method has been utilized for investigating free vibrations of porous functionally graded (FG) micro/nano beams in thermal environments. The exact location of neutral axis in FG material has been assumed where the material properties are described via porosity-dependent power-law functions. A scale factor related to couple stresses has been employed for describing size effect. The formulation of scale-dependent beam has been presented based upon a refined beam theory needless of shear correction factors. The governing equations and the associated boundary conditions have been established via Hamilton's rule and then they are solved implementing DQ method. Several graphs are provided which emphasis on the role of porosity dispersion type, porosity volume, temperature variation, scale factor and FG material index on free vibrational behavior of small scale beams.
In this paper, a free vibration analysis of functionally graded beam made of porous material is presented. The material properties are supposed to vary along the thickness direction of the beam according to the rule of mixture, which is modified to approximate the material properties with the porosity phases. For this purpose, a new displacement field based on refined shear deformation theory is implemented. The theory accounts for parabolic distribution of the transverse shear strains and satisfies the zero traction boundary conditions on the surfaces of the beam without using shear correction factors. Based on the present refined shear deformation beam theory, the equations of motion are derived from Hamilton's principle. The rule of mixture is modified to describe and approximate material properties of the FG beams with porosity phases. The accuracy of the present solutions is verified by comparing the obtained results with the existing solutions. Illustrative examples are given also to show the effects of varying gradients, porosity volume fraction, aspect ratios, and thickness to length ratios on the free vibration of the FG beams.
In the present study, nonlocal strain gradient theory (NSGT) is developed for wave propagation of functionally graded (FG) nanoscale plate in the thermal environment by considering the porosity effect. $Si_3N_4$ as ceramic phase and SUS304 as metal phase are regarded to be constitutive material of FG nanoplate. The porosity effect is taken into account on the basis of the newly extended method which considers coupling influence between Young's modulus and mass density. The motion relation is derived by applying Hamilton's principle. NSGT is implemented in order to account for small size effect. Wave frequency and phase velocity are obtained by solving the problem via an analytical method. The effects of different parameters such as porosity coefficient, gradient index, wave number, scale factor and temperature change on phase velocity and wave frequency of FG porous nanoplate have been examined and been presented in a group of illustrations.
Ebrahimi, Farzad;Dabbagh, Ali;Rabczuk, Timon;Tornabene, Francesco
Advances in nano research
/
제7권2호
/
pp.135-143
/
2019
The important effect of porosity on the mechanical behaviors of a continua makes it necessary to account for such an effect while analyzing a structure. motivated by this fact, a new two-step porosity dependent homogenization scheme is presented in this article to investigate the wave propagation responses of functionally graded (FG) porous nanobeams. In the introduced homogenization method, which is a modified form of the power-law model, the effects of porosity distributions are considered. Based on Hamilton's principle, the Navier equations are developed using the Euler-Bernoulli beam model. Thereafter, the constitutive equations are obtained employing the nonlocal elasticity theory of Eringen. Next, the governing equations are solved in order to reach the wave frequency. Once the validity of presented methodology is proved, a set of parametric studies are adapted to put emphasis on the role of each variant on the wave dispersion behaviors of porous FG nanobeams.
During the manufacture of FGM plates, defects such as porosities can appear. Those can change the entire behavior of these plates. This paper aims to investigate the free vibration characteristics of porous functionally graded (FG) plates resting on elastic foundations. The Young's modulus of the plate is assumed to vary continuously through the thickness according to a power-law formulation, and the Poisson ratio is held constant. Different types of porosity distribution rates are considered. To examine the accuracy of the present formulation, several comparison studies are investigated. Effects of variation of porosity distribution rate, foundation parameter, power-law index and thickness ratio on the fundamental frequency of plates have been investigated.
Chinnapandi, Lenin Babu Mailan;Pitchaimani, Jeyaraj;Eltaher, Mohamed A.
Steel and Composite Structures
/
제44권6호
/
pp.829-843
/
2022
This manuscript work presents a comprehensive continuum model capable to investigate the effect of porosity on vibro-acoustic behaviour of functionally graded (FG) beams resting on an elastic foundation subjected to thermal and mechanical loadings. Effects of uniform temperature rise and edge compressive load on the sound radiation characteristics are studied in a comparative manner. The numerical analysis is carried out by combining finite element method with Rayleigh's integral. Detailed parametric studies are accomplished, and influences of power law index, porosity volume, porosity distribution and boundary conditions on the vibro-acoustic response characteristics are analyzed. It is found that the vibro-acoustic response under mechanical edge compression is entirely different compared to from that under the thermal load. Furthermore, nature of grading of porosity affects the sound radiation behaviour for both the loads. The proposed model can be used to obtain the suppression performance of vibration and noise FG porous beams under thermal and mechanical loads.
This paper utilizes the modified Davis model and the mode coupling theory, as parts of the electrolyte solution theory, to investigate the diffusivity of the ion in concrete. Firstly, a computational model of the ion diffusion coefficient, which is associated with ion species, pore solution concentration, concrete mix parameters including water-cement ratio and cement volume fraction, and microstructure parameters such as the porosity and tortuosity, is proposed in the saturated concrete. Secondly, the experiments, on which the chloride diffusion coefficient is measured by the rapid chloride penetration test, have been carried out to investigate the validity of the proposed model. The results indicate that the chloride diffusion coefficient obtained by the proposed model is in agreement with the experimental result. Finally, numerical simulation has been completed to investigate the effects of the porosity, tortuosity, water-cement ratio, cement volume fraction and ion concentration in the pore solution on the ion diffusion coefficients. The results show that the ion diffusion coefficient in concrete increases with the porosity, water-cement ratio and cement volume fraction, while we see a decrease with the increasing of tortuosity. Meanwhile, the ion concentration produces more obvious effects on the diffusivity itself, but has almost no effects on the other ions.
Fortas, Lahcene;Messai, Abderraouf;Merzouki, Tarek;Houari, Mohammed Sid Ahmed
Steel and Composite Structures
/
제43권1호
/
pp.31-54
/
2022
This paper is concerned with the buckling behavior of functionally graded graphene reinforced porous nanocomposite beams based on the finite element method (FEM) using two variables trigonometric shear deformation theory. Both Young's modulus and material density of the FGP beam element are simultaneously considered as grading through the thickness of the beam. The finite element approach is developed using a nonlocal strain gradient theory. The governing equations derived here are solved introducing a 3-nodes beam element, and then the critical buckling load is calculated with different porosity distributions and GPL dispersion patterns. After a convergence and validation study to verify the accuracy of the present model, a comprehensive parametric study is carried out, with a particular focus on the effects of weight fraction, distribution pattern of GPL reinforcements on the Buckling behavior of the nanocomposite beam. The effects of various structural parameters such as the dispersion patterns for the graphene and porosity, thickness ratio, boundary conditions, and nonlocal and strain gradient parameters are brought out. The results indicate that porosity distribution and GPL pattern have significant effects on the response of the nanocomposite beams, and the results allows to identify the most effective way to achieve improved buckling behavior of the porous nanocomposite beam.
A dominant opening in a windward wall, which generates large internal pressures in a building, is a critical structural design criterion. The internal pressure fluctuations are a function of the dominant opening area size, internal volume size and external pressure at the opening. In addition, many buildings have background leakage, which can attenuate internal pressure fluctuations. This study examines internal pressure in buildings for a range of dominant opening areas, internal volume sizes and background porosities. The effects of background porosity are incorporated into the governing equation. The ratio of the background leakage area $A_L$ to dominant opening area $A_W$ is presented in a non-dimensional format through a parameter, ${\phi}_6-A_L/A_W$. Background porosity was found to attenuate the internal pressure fluctuations when ${\phi}_6$ is larger than 0.2. The dominant opening discharge coefficient, ${\kappa}$ was estimated to lie between 0.05 to 0.40 and the effective background porosity discharge coefficient ${\kappa}^{\prime}_L$, was estimated to be between 0.05 to 0.50.
This paper proposes an analytical solution method for free vibration of curved functionally graded (FG) nonlocal beam supposed to different thermal loadings, by considering porosity distribution via nonlocal elasticity theory for the first time. Material properties of curved FG beam are assumed to be temperature-dependent. Thermo-mechanical properties of porous FG curved beam are supposed to vary through the thickness direction of beam and are assumed to be temperature-dependent. Since variation of pores along the thickness direction influences the mechanical and physical properties, porosity play a key role in the mechanical response of curved FG structures. The rule of power-law is modified to consider influence of porosity according to even distribution. The governing equations of curved FG porous nanobeam under temperature field are derived via the energy method based on Timoshenko beam theory. An analytical Navier solution procedure is used to achieve the natural frequencies of porous FG curved nanobeam supposed to thermal loadings with simply supported boundary condition. The results for simpler states are confirmed with known data in the literature. The effects of various parameters such as nonlocality, porosity volume fractions, type of temperature rising, gradient index, opening angle and aspect ratio of curved FG porous nanobeam on the natural frequency are successfully discussed. It is concluded that these parameters play key roles on the dynamic behavior of porous FG curved nanobeam. Presented numerical results can serve as benchmarks for future analyses of curve FG nanobeam with porosity phases.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.