Amir, Saeed;Khani, Mehdi;Shajari, Ali Reza;Dashti, Pedram
Structural Engineering and Mechanics
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제63권2호
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pp.171-180
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2017
Static and dynamic instability of a viscoelastic carbon nanotube (CNT) embedded on a thermo-elastic foundation are investigated, in this research. The CNT is modeled based on Euler-Bernoulli beam (EBB) and nonlocal small scale elasticity theory is utilized to analyze the structure. Governing equations of the system are derived using Hamilton's principle and differential quadrature (DQ) method is applied to solve the partial differential equations. The effects of variable axial load and diverse boundary conditions on static/vibration instability are studied. To verify the result of the DQ method, the Galerkin weighted residual approach is used for the instability analysis. It is observed appropriate agreement for results of two different solution methods and satisfactory accuracy with those obtained in prior studies. The results of this work could be useful for engineers and designers in order to produce and design nano/micro structures in thermo-elastic medium.
Flexural bending analysis of perfect and imperfect functionally graded materials plates under hygro-thermo-mechanical loading are investigated in this present paper. Due to technical problems during FGM fabrication, porosities and micro-voids can be created inside FGM samples which may lead to the reduction in density and strength of materials. In this investigation, the FGM plates are assumed to have even and uneven distributions of porosities over the plate cross-section. The modified rule of mixture is used to approximate material properties of the FGM plates including the porosity volume fraction. In order the elastic coefficients, thermal coefficient and moisture expansion coefficient of the plate are assumed to be graded in the thickness direction. The elastic foundation is modeled as two-parameter Pasternak foundation. The equilibrium equations are given and a number of examples are solved to illustrate bending response of Metal-Ceramic plates subjected to hygro-thermo-mechanical effects and resting on elastic foundations. The influences played by many parameters are investigated.
A three dimensional transient thermo-elastic frictional contact analysis of airplane brakes is performed. The velocity history of the airplane during braking is calculated from energy conservation law. ABAQUS code is used in the analysis, and user subroutines supported in the ABAQUS are coded to calculate the frictional heat generation between pads and linings attached to back/pressure plate and rotor, respectively. Numerical results are compared with experimental ones.
In this research the hygro-thermo-mechanical loading and micromechanical model effects on bending behavior of functionally graded material plates resting on Winkler and Pasternak elastic foundations, the higher order shear deformation theory is used here. The material properties of the plate: young's modulus, thermal coefficient and moisture expansion coefficient are assumed to be graded in the thickness direction according to various micromechanical models starting with the Voigt's model which is commonly used in most functionally graded plates studies to the Reuss's, LRVE's and Mori-Tanaka's models. The principle of virtual displacement is used to determine the equilibrium equations and the a several numerical results are given to validate the precision of the present method for bending behavior of FGM plates subjected to hygro-thermo-mechanical loading resting on elastic foundations. Afterwards, a parametric study is conducted to determine the effect of different parameters on the deflection of the FGM plates like micromechanical models, type of loading and plate geometry. In the lights of the present research, it can be concluded that the present theory is accurate and simple in predicting the deflection behavior of functionally graded plates under hygro-thermo-mechanical effects and micromechanical models.
This paper deals with the thermo-elastic damping (TED) due to the temperature change in a beam when it is in a resonant condition. Based on previous references, the analytical formulation for TED of a resonant thin beam was derived, and then TED was expressed as a function of the geometry of the beam, especially, its thickness. It was clearly shown that TED of a resonant beam is significantly varied for different thickness. Finally, the worst thickness of the beam has been identified in regard to the high-Q factor, and the result was compared to the finite element analysis.
This research tries to present a nonlinear thermo-elastic solution for a functionally graded spherical shell subjected to mechanical and thermal loads. Geometric nonlinearity is considered using the Lagrange or finite strain tensor. Non-homogeneous material properties are considered based on a power function. Adomian's decomposition method is used for calculation of nonlinear results. Nonlinear results such as displacement can be evaluated for sphere in terms of different indexes of non-homogeneity. A comprehensive comparison between linear and nonlinear results and evaluation of the percentage of difference between them can be performed in this paper. The obtained results indicate that the improvement of the results due to usage of nonlinear analysis is depending on the non-homogeneous index.
In this paper, magneto-thermo-elastic problem of a thick truncated conical shell immersed in a uniform magnetic field and subjected to internal pressure is investigated. Material properties of the shell including the elastic modulus, magnetic permeability, coefficients of thermal expansion and conduction are assumed to be isotropic and graded through the thickness obeying the simple power law distribution, while the poison's ratio is assumed to be constant. The temperature distribution is assumed to be a function of the thickness direction. Governing equations of the truncated conical shell are derived in terms of components of displacement and thermal fields and discretised with the help of differential quadrature (DQ) method. Results are obtained for different values of power law index of material properties and effects of thermal load on displacement, stress, temperature and magnetic fields are studied. Results of the present method are compared with those of the finite element method.
Welding processes cause undesirable problems, such as residual stresses and deformations due to the thermal loads imposed by local heating, melting, and cooling processes. This paper presents a computational modeling technique to simulate the Gas Metal Arc Welding (GMAW) process, emphasizing the effect of the melting bead on the residual stress distribution. Both a three-bar analogy and a three-dimensional thermo-mechanical finite element analysis are carried out in order to explain the effect. Element (de)activation, enthalpy, and adjustment of the reference temperature of thermal strain are considered with respect to the effect of the weld filler metal added to the base metal during a thermo-elastic-plastic analysis. Stress distributions obtained by the present study are compared with measured values and available data from other studies. The effect of the melting bead on the residual stress distribution is discussed and demonstrated.
The present paper addresses a general formulation for the thermo elastic analysis of a functionally graded cylindrical shell subjected to external loads. The shear deformation theory and energy method is employed for this purpose. This method presents the final relations by using a set of second order differential equations in terms of integral of material properties along the thickness direction. The proposed formulation can be considered for every distribution of material properties, whether functional or non functional. The obtained formulation can be used for manufactured materials or structures with numerical distribution of material properties which are obtained by using the experiments. The governing differential equation is applied for two well-known functionalities and some previous results are corrected with present true results.
In this article, the multiphysics response of magneto-electro-elastic (MEE) cantilever beam subjected to thermo-mechanical loading is analysed. The equilibrium equations of the system are obtained with the aid of the principle of total potential energy. The constitutive equations of a MEE material accounting the thermal fields are used for analysis. The corresponding finite element (FE) formulation is derived and model of the beam is generated using an eight noded 3D brick element. The 3D FE formulation developed enables the representation of governing equations in all three axes, achieving accurate results. Also, geometric, constitutive and loading assumptions required to dimensionality reduction can be avoided. Numerical evaluation is performed on the basis of the derived formulation and the influence of various mechanical loading profiles and volume fractions on the direct quantities and stresses is evaluated. In addition, an attempt has been made to compare the individual effect of thermal and mechanical loading with the combined effect. It is believed that the numerical results obtained helps in accurate design and development of sensors and actuators.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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