• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권2호
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• pp.167-180
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• 2023

This work applies a four-known quasi-3D shear deformation theory to investigate the bending behavior of a functionally graded plate resting on a viscoelastic foundation and subjected to hygro-thermo-mechanical loading. The theory utilizes a hyperbolic shape function to predict the transverse shear stress, and the transverse stretching effect of the plate is considered. The principle of virtual displacement is applied to obtain the governing differential equations, and the Navier method, which comprises an exponential term, is used to obtain the solution. Novel to the current study, the impact of the viscoelastic foundation model, which includes a time-dependent viscosity parameter in addition to Winkler's and Pasternak parameters, is carefully investigated. Numerical examples are presented to validate the theory. A parametric study is conducted to study the effect of the damping coefficient, the linear and nonlinear loadings, the power-law index, and the plate width-tothickness ratio on the plate bending response. The results show that the presence of the viscoelastic foundation causes an 18% decrease in the plate deflection and about a 10% increase in transverse shear stresses under both linear and nonlinear loading conditions. Additionally, nonlinear loading causes a one-and-a-half times increase in horizontal stresses and a nearly two-times increase in normal transverse stresses compared to linear loading. Based on the article's findings, it can be concluded that the viscosity effect plays a significant role in the bending response of plates in hygrothermal environments. Hence it shall be considered in the design.

• Computers and Concrete
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• 제32권1호
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• pp.61-74
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• 2023

This article investigates the wave propagation analysis of the imperfect functionally graded (FG) sandwich plates based on a novel simple four-variable integral quasi-3D higher-order shear deformation theory (HSDT). The thickness stretching effect is considered in the transverse displacement component. The presented formulation ensures a parabolic variation of the transverse shear stresses with zero-stresses at the top and the bottom surfaces without requiring any shear correction factors. The studied sandwich plates can be used in several sectors as areas of aircraft, construction, naval/marine, aerospace and wind energy systems, the sandwich structure is composed from three layers (two FG face sheets and isotropic core). The material properties in the FG faces sheet are computed according to a modified power law function with considering the porosity which may appear during the manufacturing process in the form of micro-voids in the layer body. The Hamilton principle is utilized to determine the four governing differential equations for wave propagation in FG plates which is reduced in terms of computation time and cost compared to the other conventional quasi-3D models. An eigenvalue equation is formulated for the analytical solution using a generalized displacements' solution form for wave propagation. The effects of porosity, temperature, moisture concentration, core thickness, and the material exponent on the plates' dispersion relations are examined by considering the thickness stretching influence.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권5호
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• pp.707-720
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• 2022

In the present work, bending and free vibration analyses of multilayered functionally graded (FG) graphene platelet (GPL) and fiber-reinforced hybrid composite beams are carried out using the parabolic function based shear deformation theory. Parabolic variation of transverse shear stress across the thickness of beam and transverse shear stress-free conditions at top and bottom surfaces of the beam are considered, and the proposed formulation incorporates a transverse displacement field. The present theory works only with four unknowns and is computationally efficient. Hamilton's principle has been employed for deriving the governing equations. Analytical solutions are obtained for both the bending and free vibration problems in the present work considering different variations of GPLs and fibers distribution, namely, FG-X, FG-U, FG-Λ, and FG-O for beams having simply-supported boundary condition. First, the matrix is assumed to be strengthened using GPLs, and then the fibers are embedded. Multiscale modeling for material properties of functionally graded graphene platelet/fiber hybrid composites (FG-GPL/FHRC) is performed using Halpin-Tsai micromechanical model. The study reveals that the distributions of GPLs and fibers have significant impacts on the stresses, deflections, and natural frequencies of the beam. The number of layers and shape factors widely affect the behavior of FG-GPL-FHRC beams. The multilayered FG-GPL-FHRC beams turn out to be a good approximation to the FG beams without exhibiting the stress-channeling effects.

• 대한화장품학회지
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• 제30권1호
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• pp.59-62
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• 2004

본 연구는 다양한 종류의 에멀젼에 전단응력을 가하며 그때 일어나는 에멀젼의 상 변이를 전기, 유변학적 특징을 통해 실시간으로 측정해보는 것이다. 전기 전도도의 변화는 자체 제작한 JELL $I^{TM}$ (Joint Electro-rheometer for Liquid-Liquid Inversion) 칩을 이용하였으며, 동시에 유변물성측정장치(rheometer)를 이용하여 유변물성의 변화를 측정하였다. JELL $I^{TM}$ 과 인조 피부를 유변물성측정장치 사이에 장착하고 그 사이에 다양한 종류의 에멀젼을 얇게 발라준 후, 일정한 전단응력을 주며 시간에 따른 저항과 전도값의 변화를 측정하였다. O/W 제형의 경우 시간에 따라 저항값이 커지는 경향을 보였으며 저항값은 내부 상이 많을 수록 더 급격한 변화를 나타냈다. 이때의 점도 변화를 보면, 저항값의 변화가 클수록 점도의 변화도 큼을 볼 수 있었다. 이것은 내부 상의 파괴로 인해 외부의 힘에 저항하는 힘이 약해졌기 때문이라고 예상된다. 이런 결과를 이용하여 전단응력에 의한 에멀젼 상 변이 특성과 정도를 실시간, 정량적 비교할 수 있었다., 정량적 비교할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권5호
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• pp.35-43
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• 2010

불포화 투수계수는 모관흡수력(또는 함수비)과 간극률의 함수로 정의되어야 한다. 그러나 기존 상용프로그램이나 문헌에 개발된 모델들은 모관흡수력 만의 함수로써 정의 되어왔다. 사면의 안정성은 수리학적인 측면과 흙의 전단강도 특성들이 모두 고려되어야 한다. 이 두 가지 특성에 대한 해석은 상용 프로그램인 Seep/W, Sigma/W 그리고 Slope/W(Geo-Slope, 2007) 같은 상호 연계가능한 해석 프로그램을 이용한다. 이런 해석 방법으로 강우시 불포화 침투수를 고려하고 흙의 변형을 예측하며 결국에는 사면의 안정성 평가에 예측하고 있다. 불포화 침투수를 해석하는 Seep/W 프로그램은 흙의 변형은 고려하지 못하고 단지 불포화 침투해석만을 수행한다. 그래서 흙의 변형을 고려하기 위해 Sigma/W 프로그램을 연계하여 실제 사면에서 발생하는 침투에 의한 흙의 변형을 모사하고 있다. 이와 같이 동시에 발생하는 침투와 흙의 변형을 구현하기 위해 여러 연구자들이 새로운 모델들을 개발하고 있지만, 현재로서는 각각의 해석을 연계하여 실제로 일어나는 현상에 접근하고 있는 실정이다. 본 연구는 기존 프로그램을 이용하여 연계해석에 의한 결과와 동시해석과 유사한 알고리즘을 이용하여 해석한 결과를 비교하여 동시해석의 타당성을 검증하고자 하였다.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제21권4호
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• pp.203-211
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• 2009

In flows with deformation rates larger than the inverse Rouse time of the polymer chain, chains are stretched and their confining tubes become increasingly anisotropic. The pressures exerted by a polymer chain on the walls of an anisotropic confinement are anisotropic and limit chain stretch. In the Molecular Stress Function (MSF) model, chain stretch is balanced by an interchain pressure term, which is inverse proportional to the $3^{rd}$ power of the tube diameter and is characterized by a tube diameter relaxation time. We show that the tube diameter relaxation time is equal to 3 times the Rouse time in the limit of small chain stretch. At larger deformations, we argue that chain stretch is balanced by two restoring tensions with weights of 1/3 in the longitudinal direction of the tube (due to a linear spring force) and 2/3 in the lateral direction (due to the nonlinear interchain pressure), both of which are characterized by the Rouse time. This approach is shown to be in quantitative agreement with transient and steady-state elongational viscosity data of two monodisperse polystyrene melts without using any nonlinear parameter, i.e. solely based on the linear-viscoelastic characterization of the melts. The same approach is extended to model experimental data of four styrene-butadiene random copolymer melts in shear flow. Thus for monodisperse linear polymer melts, for the first time a constitutive equation is presented which allows quantitative modeling of nonlinear extension and shear rheology on the basis of linear-viscoelastic data alone.

• 대한기계학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.9-19
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• 1989

본 논문에서는 복합 적층판의 이론적 충격 응답을 통한 충격 응력 및 충격파 전파를 해석하기 위하여 이질, 이방성 판에 전단 변형을 고려한 Whitney와 Pagano의 이론에 기초를 두고 정적 접촉법칙과 연계한 동적 유한요소해석(FEA)을 하여, 이 중 충격 접촉력에 관하여는 각각 [0。/45。/0。/-45。/0。]$_{2s}$와 [90。/45。/90。/-45。/90。]$_{2s}$의 두 적층 형태를 가지는 흑연/에폭시와 유리/ 에폭시 복합 재료에 대한 강구에 의한 충격 해석을 하여, Yang의 식에 의한 최대 접촉력과 비교 검토하였고, 다음 변형율 파형을 파동 전파(wave propagation) 이론에 의해 비교 검토하므로써 본 이론해석의 타당성을 입증하였고, 재료 및 적층 형태에 따른 충격 응답, 충격 응력 및 충격파 전파 특성에 대하여 연구하였다.하였다.

• 유변학
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• 제10권3호
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• pp.173-183
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• 1998

본 연구에서는 Advanced Rheometric Expansion System(ARES)를 사용하여 대진폭 진동 전단 변형하에서 발생하는 폴리이소부틸렌(PIB) 농후 용액의 비선형 점탄성 거동을 저 장탄성율과 동적점도의 변형량 의존성 및 응력파형의 fast Fourier transform(FFT) 해석을 통해 고찰하였다. 스트레인 진촉을 단계적으로 증가시키면서 측정한 동적 점탄성으로 부터 저장탄성율 및 동적점도의 선형응답한계를 결정하고 이들에 미치는 각주파수의 영향을 조사 하였다. 그리고 응력파형의 Fourier 전개로부터 유도되는 비선형 점탄성함수를 사용하여 비 선형 거동을 설명하였다. 끝으로 비선형 점탄성 거동의 정도를 나타내는 비선형 거동 지수 를 정의하고 이들에 미치는 각주파수의 영향에 대해 검토하였다. 이상의 연구를 통해 얻어 진 결과를 요약하면 다음과 같다.(1) 선형 응답한계는 고분자 용액의 특성시간의 역수보다 높은 각주파수 범위에서는 일정한 값을 유지하지만 특성시간의 역수보다 낮은 각주파수 영 역에서는 각주파수가 감소할수록 증가한다. (2)선형응답한계 이상의 대변형하에서는 3차비선 형 점탄성 함수 이상의 고차항의 영향이 크게 작용하며 이로인해 비선형 거동이 발생된다. (3) 스트레인 진폭을 단계적으로 증가시키면서 측정한 저장탄성율 및 동적점도의 변형량 의 존성은 응력파형의 Fourier transform으로부터 유도된 1차 비선형 점탄성 함수의 변형량 의 존성을 나타낸다 (4) 저장탄성율 및 동적점도의 변형량 의존성으로부터 유도된 비선형 거동 지수는 탄성적 서질과 점성적 성질에 대한 비선형 특성을 평가하기 위한 유요한 방법으로 인정된다. (5) 비선형 점탄성 거동의 정도를 나탄는 비선형 거동지수는 특정한 각주파수에서 최대치를 가지며 또한 탄성적 거동이 점성적 거동에 비해 더욱 큰 각주파수 의존성을 나타낸다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권4호
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• pp.443-459
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• 2023

This study investigates the theoretical thermal buckling analyses of thick porous rectangular functionally graded (FG) plates with different geometrical boundary conditions resting on a Winkler-Pasternak elastic foundation using a new higher-order shear deformation theory (HSDT). This new theory has only four unknowns and involves indeterminate integral variables in which no shear correction factor is required. The variation of material properties across the plate's thickness is considered continuous and varied following a simple power law as a function of volume fractions of the constituents. The effect of porosity with two different types of distribution is also included. The current formulation considers the Von Karman nonlinearity, and the stability equations are developed using the virtual works principle. The thermal gradients are involved and assumed to change across the FG plate's thickness according to nonlinear, linear, and uniform distributions. The accuracy of the newly proposed theory has been validated by comparing the present results with the results obtained from the previously published theories. The effects of porosity, boundary conditions, foundation parameters, power index, plate aspect ratio, and side-to-thickness ratio on the critical buckling temperature are studied and discussed in detail.

• Steel and Composite Structures
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• 제48권2호
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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.