Kunbar, Laith A. Hassan;Alkadhimi, Basim Mohamed;Radhi, Hussein Sultan;Faleh, Nadhim M.
Advances in materials Research
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v.8
no.4
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pp.259-274
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2019
Flexoelectric effect has a major role on mechanical responses of piezoelectric materials when their dimensions become submicron. Applying differential quadrature (DQ) method, the present article studies dynamic characteristics of a small scale beam made of piezoelectric material considering flexoelectric effect. In order to capture scale-dependency of such piezoelectric beams, nonlocal elasticity theory is utilized and also surface effects are included for better structural modeling. Governing equations have been derived by utilizing Hamilton's rule with the assumption that the scale-dependent beam is subjected to thermal environment leading to uniform temperature variation across the thickness. Obtained results based on DQ method are in good agreement with previous data on pizo-flexoelectric beams. Finally, it would be indicated that dynamic response characteristics and vibration frequencies of the nano-size beam depends on the existence of flexoelectric influence and the magnitude of scale factors.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2009.05a
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pp.322-325
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2009
An enhanced continuum model for the size dependent strengthening of particle reinforced composites is presented. The model accounts explicitly for the enhanced strength in a discretely defined "punched zone" around the particle in a metal matrix composite as a result of geometrically necessary dislocations developed through a CTE mismatch. The size of the punched zone presents an intrinsic length scale, and this results in the size dependence of the overall behavior of the composite. Results show that predicted 0.2% offset yield stresses are increasing with smaller inclusions and larger volume fractions and this length-scale effect on the enhanced strength can be observed by explicitly including GND region around the particle.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2005.05a
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pp.167-170
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2005
This paper briefly reviews various existing methods to account for the effect of particle size on mechanical properties of particulate metal matrix composites. A simple and easy method is to use a size-dependent constitutive equation for the matrix. The suggested method does not require the development of a new computational algorithm and is compatible with any standard finite element software. Finite element analyses have been carried out to show how the deformation behavior of a metal matrix composite changes as the particle size and volume fraction are varied.
NISHIOKA HIROAKI;YAMAMOTO KAZUHIRO;BASSETT BRUCE A.
Journal of The Korean Astronomical Society
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v.38
no.2
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pp.175-178
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2005
We show that next-generation galaxy surveys such as KAOS (the Kilo-Aperture Optical Spectro-graph)will constrain dark energy even if the baryon oscillations are missing from the monopole power spectrum and the bias is scale- and time-dependent KAOS will accurately measure the quadrupole power spectrum which gives the leading anisotropies in the power spectrum in redshift space due to peculiar velocities, the finger of God effect, as well as the Alcock-Paczynski effect. The combination of monopole and quadrupole power spectra powerfully breaks the degeneracy between the bias parameters and dark energy and, in the complete absence of baryon oscillations ($\Omega$b = 0), leads to a roughly $500\%$ improvement in constraints on dark energy compared with the monopole spectrum alone. As a result, for KAOS the worst case with no oscillations has dark energy errors only mildly degraded relative to the ideal case, providing insurance on the robustness of KAOS constraints on dark energy. We show that nonlinear effects are crucial in correctly evaluating the quadrupole and significantly improving the constraints on dark energy when we allow for multi-parameter scale-dependent bias.
A finite element based microstructural modeling for the size dependent strengthening of particle reinforced aluminum composites is presented. The model accounts explicitly for the enhanced strength in a discretely defined "punched zone" around the particle in an aluminum matrix composite as a result of geometrically necessary dislocations developed through a CTE mismatch. The density of geometrically necessary dislocations is calculated considering volume fraction of the particle. Results show that predicted flow stresses with different particle size are in good agreement with experiments. It is also shown that 0.2% offset yield stresses increases with smaller particles and larger volume fractions and this length-scale effect on the enhanced strength can be observed by explicitly including GND region around the particle. The strengths predicted with the inclusion of volume fraction in the density equation are slightly lower than those without.
The present study conducts a thorough analysis of thermal vibrations in functionally graded porous nanocomposite beams within a thermal setting. Investigating the temperature-dependent material properties of these beams, which continuously vary across their thickness in accordance with a power-law function, a finite element approach is developed. This approach utilizes a nonlocal strain gradient theory and accounts for a linear temperature rise. The analysis employs four different patterns of porosity distribution to characterize the functionally graded porous materials. A novel two-variable shear deformation beam nonlocal strain gradient theory, based on trigonometric functions, is introduced to examine the combined effects of nonlocal stress and strain gradient on these beams. The derived governing equations are solved through a 3-nodes beam element. A comprehensive parametric study delves into the influence of structural parameters, such as thicknessratio, beam length, nonlocal scale parameter, and strain gradient parameter. Furthermore, the study explores the impact of thermal effects, porosity distribution forms, and material distribution profiles on the free vibration of temperature-dependent FG nanobeams. The results reveal the substantial influence of these effects on the vibration behavior of functionally graded nanobeams under thermal conditions. This research presents a finite element approach to examine the thermo-mechanical behavior of nonlocal temperature-dependent FG nanobeams, filling the gap where analytical results are unavailable.
Mechanical behavior in nano-sized structures differs from those in macro sized structures due to surface effect. As the ratio of surface to volume increases, surface effect is not negligible and causes size-dependent mechanical behavior. In order to identify this size effect, atomistic simulations are required; however, it has many limitations because too much computational resource and time are needed. To overcome the restrictions of the atomistic simulations and graft the well-established continuum theories, the continuum model considering surface effect, which is based on the bridging technique between atomistic and continuum simulations, is introduced. Because it reflects the size effect, it is possible to carry out a variety of analysis which is intractable in the atomistic simulations. As a part of the application examples, the homogenization method is applied to micro/nano thin films with porosity and the homogenized elastic coefficients of the nano scale thickness porous films are computed in this paper.
For the first time, longitudinal and transverse wave propagation of triclinic nanobeam is investigated via a size-dependent shear deformation theory including stretching effect. Furthermore, the influence of initial stress is studied. To consider the size-dependent effects, the nonlocal strain gradient theory is used in which two small scale parameters predict the behavior of wave propagation more accurately. The Hamiltonian principle is adopted to obtain the governing equations of wave motion, then an analytic technique is applied to solve the problem. It is demonstrated that the wave characteristics of the nanobeam rely on the wave number, nonlocal parameter, strain gradient parameter, initial stress, and elastic foundation. From this paper, it is concluded that the results of wave dispersion in isotropic and anisotropic nanobeams are almost the same in the presented case study. So, in this case, triclinic nanobeam can be approximated with isotropic model.
Chaht, Fouzia Larbi;Kaci, Abdelhakim;Houari, Mohammed Sid Ahmed;Tounsi, Abdelouahed;Beg, O. Anwar;Mahmoud, S.R.
Steel and Composite Structures
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v.18
no.2
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pp.425-442
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2015
This paper addresses theoretically the bending and buckling behaviors of size-dependent nanobeams made of functionally graded materials (FGMs) including the thickness stretching effect. The size-dependent FGM nanobeam is investigated on the basis of the nonlocal continuum model. The nonlocal elastic behavior is described by the differential constitutive model of Eringen, which enables the present model to become effective in the analysis and design of nanostructures. The present model incorporates the length scale parameter (nonlocal parameter) which can capture the small scale effect, and furthermore accounts for both shear deformation and thickness stretching effects by virtue of a sinusoidal variation of all displacements through the thickness without using shear correction factor. The material properties of FGM nanobeams are assumed to vary through the thickness according to a power law. The governing equations and the related boundary conditions are derived using the principal of minimum total potential energy. A Navier-type solution is developed for simply-supported boundary conditions, and exact expressions are proposed for the deflections and the buckling load. The effects of nonlocal parameter, aspect ratio and various material compositions on the static and stability responses of the FGM nanobeam are discussed in detail. The study is relevant to nanotechnology deployment in for example aircraft structures.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.413-417
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2004
Recent experiments have shown the 'size effects' in micro/nano scale. But the classical plasticity theories can not predict these size dependent deformation behaviors because their constitutive models have no characteristic material length scale. The Mechanism - based Strain Gradient(MSG) plasticity is proposed to analyze the non-uniform deformation behavior in micro/nano scale. The MSG plasticity is a multi-scale analysis connecting macro-scale deformation of the Statistically Stored Dislocation(SSD) and Geometrically Necessary Dislocation(GND) to the meso-scale deformation using the strain gradient. In this research we present a study of nano-indentation by the MSG plasticity. Using W. D. Nix and H. Gao s model, the analytic solution(including depth dependence of hardness) is obtained for the nano indentation , and furthermore it validated by the experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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