The interaction of incident manochromatic waves with an array of N surface-piercing porous dual cylindrical structures is investigated in the frame of three-dimensional linear potential theory. The dual cylindrical structure is camposed of concentric two cylinders. The exterior cylinder is porous and the interior cylinder is impermeable. The fluid domain is divided into N+1 regions i.e. a single exterior region and N interior regions. The diffraction potentials in each region representing the scattering of incident waves by an array of porous cylindrical structures are expressed by the Fourier Bessel series. The unknown coefficients in each region are determined by applying the porous boundary condition and continuity of mass flux at the matching boundary. It is found that an array of porous cylindrical structures reduces both the wave forces and the wave run-up, and shows the excellent performance of wave blocking. The results show that various types of breakwater exchanging seawater are prospective by controlling the porosity and the configuration of cylindrical structures.
투과성 이중 반원통 구조물과 경사 입사파간의 상호작용문제를 선형포텐셜 이론을 사용하여 살펴보았다. 투과성 이중 반원통 구조물은 바닥에 고정된 동심원상으로 배열된 2개의 원통 구조물로 이루어지며 각 원통 구조물의 전면은 일정한 공극율을 갖는 투과벽으로 후면은 투명한 벽으로 구성된다. 전면 투과벽의 공극율과 간격 그리고 파랑특성(주파수, 입사각)을 변화시키면서 파랑하중과 처올림 파형 그리고 파 차단성능을 살펴보았다. 파 차단 성능의 척도로서 차단영역내의 평균제곱 변위의 제곱근(R.M.S.)을 사용하였다. 투과성 반원통 구조물은 불투과성 구조물과 비교하여 차단영역내의 파도응답을 감소시키며 구조물에 작용하는 파랑하중을 크게 줄여준다. 특히 이중 구조물은 고주파주 영역에서 단일 구조물보다 파를 차단하는데 효과적이다.
In the present study, an offshore platform having large partial porous cylindrical members, which are composed of permeable and impermeable cylinders, is suggested. In order to calculate the wave force on large partial porous cylindrical members, the fluid domain is divided into three regions: a single exterior region, N inner regions and N beneath regions, and the scattering wave in each fluid region is expressed by an Eigen-function expansion method. Applying Darcy's law to the porous boundary condition, the effect of porosity is simplified. Wave excitation forces and wave run up on the structures are presented for various wave conditions. For the idealized three-dimensional platform having large partial porous cylindrical members, the dynamic response evaluations of the platform due to wave forces are carried out through the modal analysis. In order to examine the effects of soil-structure interaction, the substructure method is also applied. The displacement and bending stress at the selective nodal points of the structure are computed using various input parameters, such as the shear-wave velocity of soil, the wave height and the wave period. Applying the Monte Carlo Simulation (MCS) method, the reliability evaluations at critical structure members, which contained uncertainties caused by dynamic forces and structural properties, are examined by the reliability index with the results obtained from MCS.
Yazdani, Raziye;Mohammadimehr, Mehdi;Zenkour, Ashraf M.
Steel and Composite Structures
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제33권1호
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pp.93-109
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2019
In the present study, vibration analysis of double bonded micro sandwich cylindrical shells with saturated porous core and carbon/boron nitride nanotubes (CNT/BNNT) reinforced composite face sheets under multi-physical loadings based on Cooper-Naghdi theory is investigated. The material properties of the micro structure are assumed to be temperature dependent, and each of the micro-tubes is placed on the Pasternak elastic foundations, and mechanical, moisture, thermal, electrical, and magnetic forces are effective on the structural behavior. The distributions of porous materials in three distributions such as non-linear non-symmetric, nonlinear-symmetric, and uniform are considered. The relationship including electro-magneto-hydro-thermo-mechanical loadings based on modified couple stress theory is obtained and moreover the governing equations of motion using the energy method and the Hamilton's principle are derived. Also, Navier's type solution is also used to solve the governing equations of motion. The effects of various parameters such as material length scale parameter, temperature change, various distributions of nanotube, volume fraction of nanotubes, porosity and Skempton coefficients, and geometric parameters on the natural frequency of double bonded micro sandwich cylindrical shells are investigated. Increasing the porosity and the Skempton coefficients of the core in micro sandwich cylindrical shell lead to increase the natural frequency of the structure. Cylindrical shells and porous materials in the industry of filters and separators, heat exchangers and coolers are widely used and are generally accepted today.
The microstructure of copper films prepared by a sputtering apparatus, which was fabricated to enhance the shadowing effect, was investigated by scanning electron microscopy. Black copper films were deposited on copper wires at an Ar pressure of 10 Pa. The black films had an extremely porous structure composed of separated columns. This structure is quite similar to that of black titanium films prepared by cylindrical magnetron sputtering. These results suggest that the porous structure composed of separated columns is easily formed for metal films by enhancing the shadowing effect.
In this paper, wave propagation of double-bonded Cooper-Naghdi micro sandwich cylindrical shells with porous core and carbon nanotube reinforced composite (CNTRC) face sheets are investigated subjected to multi-physical loadings with temperature dependent material properties. The governing equations of motion are derived by Hamilton's principle. Then, the influences of various parameters such as wave number, CNT volume fraction, temperature change, Skempton coefficient, material length scale parameter, porosity coefficient on the phase velocity of double-bonded micro sandwich shell are taken into account. It is seen that by increasing of Skempton coefficient, the phase velocity decreases for higher wave number and the results become approximately the constant. Also, by increasing of the material length scale parameter, the cut of frequency increases, because the stiffness of micro structure increases. The obtained results for this article can be used to detect, locate and quantify crack.
For chemical microsensors such as humidity and gas sensors, it is essential to obtain a single pore with a large inner surface and straight structure. In this paper, cylindrical macroporous silicon layers have been formed of p-silicon substrate by anodization in HF-ethanol-water solution with an applied current. The pores grew normal to the (100) surface and were uniformly distributed. The pore diameter was approximately $1.5~2{\mu}m$ with a depth of $20~30{\mu}m$ and the pores were not interconnected, which are in sharp contrast to the porous silicon reported previouly for similarly doped p-Si. Porous silicon diaphragms 18 to $200{\mu}m$ thick were formed by anistropic etching in TMAH solution and then anodization. The fabrication of macroporous silicon and free-standing diaphragms is expected to offer applications for microsensors, micromachining, and separators.
Numerous fabrication techniques have been used to mimic cylindrical natural tissues, such as blood vessels, tendons, ligaments, and skeletal muscles. However, most processes have limitations in achieving the biomimetic properties of multilayered and porous architectures. In this study, to embrace both features, a novel self-assembly method was proposed using electrospun microfibrous sheets. A bilayer microfibrous structure, comprising two sheets with different internal stresses, was fabricated by electrospinning a polycaprolactone (PCL) sheet on a uniaxially stretched thermoplastic polyurethane (TPU) sheet. Then, by removing the stretching tension, the sheet was rolled into a hollow cylindrical structure with a specific internal diameter. The internal diameter could be quantitatively controlled by adjusting the thickness of the PCL sheet against that of the TPU sheet. Through this self-assembly method, biomimetic cylindrical structures with multilayer and porous features can be manufactured in a stable and controllable manner. Therefore, the resulting structures may be applied to various tissue engineering scaffolds, especially vascular and connective tissues.
Kim, Ji-Soon;Gjuntera, Victor E.;Kim, Jin-Chun;Kwon, Young-Soon
한국분말재료학회지
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제17권1호
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pp.29-35
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2010
We produced cylindrical porous TiNi bodies by Self-propagating High-temperature Synthesis (SHS) process, varying the heating schedule prior to ignition of a loose preform compact made from (Ti+Ni) powder mixture. To investigate the effect of the heating schedule on the behaviour of combustion wave propagation and the structure of porous TiNi shape-memory alloy (SMA) body, change of temperature in the compact during SHS process was measured as a function of time and used for determining combustion temperature and combustion wave velocity. Microstructure of produced porous TiNi SMA body was observed and the results were discussed with the combustion characteristics. From the results it was concluded that the final average pore size could be controlled either by the combustion wave velocity or by the average temperature of the preform compact prior to ignition.
본 연구에서는 일정한 공극율을 갖는 투과성 그물망으로 이루어진 원통형 양식시설물에 작용하는 파랑하중을 고유함수전개법을 사용하여 해석하였다. 그물망에서의 경계조건식으로 그물망을 통과하는 속도값은 그물망 전후의 압력차에 선형적으로 비례한다는 Darcy의 법칙을 적용하였다. 그물망의 공극율 계수와 양식시설물의 잠긴 위치(부상식, 착저식)를 변화시키면서 양식시설물에 작용하는 파랑하중과 파도응답을 살펴보았다. 착저식 양식시설물에 작용하는 파랑하중이 부상식과 비교하여 크게 감소하며, 그물망의 공극율이 양식시설물의 파랑하중과 양식시설물 주변의 파형을 줄이는데 중요한 역할을 함을 밝혔다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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