In this paper, a thermo-viscoelastic problem in an infinite isotropic medium in two dimensions in the presence of a point heat source is considered. The fundamental equations of the problems of generalized thermoelasticity including heat sources in a thermo-viscoelastic media have been derived in the form of a vector matrix differential equation in the Laplace-Fourier transform domain for a two dimensional problem. These equations have been solved by the eigenvalue approach. The results have been compared to those available in the existing literature. The graphs have been drawn for different cases.
In this work, a novel three-dimensional model in the generalized thermoelasticity for a homogeneous an isotropic medium was investigated with diffusion, under the effect of thermal loading due to laser pulse in the context of Green-Lindsay theory was investigated. The normal mode analysis technique is used to solve the resulting non-dimensional equations of the problem. Numerical results for the displacement, the thermal stress, the strain, the temperature, the mass concentration, and the chemical potential distributions are represented graphically to display the effect of the thermal loading due to laser pulse and the relaxation time on the resulting quantities. Comparisons are made within the theory in the presence and absence of laser pulse.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제25권3호
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pp.117-131
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2021
The problem of generalized thermoelasticity of two-temperature for finite piezoelectric rod will be modified by applying three different types of heating applications namely, thermal shock, ramp-type heating and harmonically vary heating. The solutions will be derived with direct approach by the application of Laplace transform and the Caputo-Fabrizio fractional order derivative. The inverse Laplace transforms are numerically evaluated with the help of a method formulated on Fourier series expansion. The results obtained for the conductive temperature, the dynamical temperature, the displacement, the stress and the strain distributions have represented graphically using MATLAB.
A GN model with and without energy dissipations is used to discuss the waves propagation in a two-dimension orthotropic half space by the eigenvalues approach. Using the Laplace-Fourier integral transforms to get the solutions of the problem analytically, the basic formulations of the two-dimension problem are given by matrices-vectors differential forms, which are then solved by the eigenvalues scheme. Numerical techniques are used for the inversion processes of the Laplace-Fourier transform. The results for physical quantities are represented graphically. The numerical outcomes show that the characteristic time of pulse heat flux have great impacts on the studied fields values.
In the present work, a new photothermoelastic model based on Moore-Gibson-Thompson theory has been constructed. The governing equationsfor orthotropic photothermoelastic plate are simplified for two-dimension model. Laplace and Fourier transforms are employed after converting the system of equations into dimensionless form. The problem is examined due to various specified sources. Moving normal force, ramp type thermal source and carrier density periodic loading are taken to explore the application of the assumed model. Various field quantities like displacements, stresses, temperature distribution and carrier density distribution are obtained in the transformed domain. The problem is validated by numerical computation for a given material and numerical obtained results are depicted in form of graphs to show the impact of varioustheories of thermoelasticity along with impact of moving velocity, ramp type and periodic loading parameters. Some special cases are also explored. The results obtained in this paper can be used to design various semiconductor elements during the coupled thermal, plasma and elastic wave and otherfieldsin thematerialscience, physical engineering.
본 논문에서는 나노입자가 삽입된 고분자 복합재에서 형성되는 계면 상의 정량적인 열탄성 물성을 계산과학적 접근으로 제시하였다. 균질해법이 적용된 유한요소모델과, 미시역학법에 의한 3상 복합재의 열탄성 이론, 그리고 분자동역학 전산모사법이 본 연구에 모두 적용되었고, 이를 유기적으로 연계한 멀티스케일 모델을 수립하였다. 특히, 제시한 유한요소모델과 분자동역학 기반의 나노복합재 모델로부터 각각의 인장하중에 따른 계면의 변형에너지 밀도를 도출, 이를 직접 비교하는 과정이 본 멀티스케일 해석 과정에 포함되었다. 이로써 주어진 온도 조건에 따른 나노입자 주변의 계면 상에 대한 탄성계수와 그 두께를 물리적 엄밀해로써 정량 도출할 수 있다. 이렇게 얻은 고분자 나노복합재의 연속체모델은 다시 미시역학 모델과 연계함으로써, 최종적으로는 광범위한 온도 조건에 의한 재료의 열탄성 거동 및 유리전이거동이 계면 상의 두께와 기계적 물성에 미치는 영향에 대해 분석, 평가하였다.
본 연구는 장기간에 걸쳐 산 안드레아 단층계 내에서 56개 지점의 단층이동률에 대한 지질학적인 측정자료를 기준으로 모델을 설정하였다. 모델은 산안드레아 단층을 중심으로 한 수렴대에서 낮은 마찰(${\mu}$=0.3)을 갖는 단층군에 대해 최적의 결과를 보여주고 있다. 저강도를 갖는 단층에 대해 국지적인 이상값이나 대표값을 결정하는 것은 분명히 중요한 의미를 갖는다. 더욱이 이러한 연구는 지구조적인 체계에서의 단층의 강도를 결정하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 예상치 못한 원인에 의한 공극압력이나 마찰법칙의 적절성에 대한 의문을 고려하지 않을 수 없을 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 다른 가설하에서 단층의 유체학적인 모의 실험이 가능한 유한요소법을 적용하기 위해 세 가지의 단층분석 모델을 시도하였다. 계산된 모델은 추정된 유체역학적 특성과 판구조경계 조건을 만족하며, 현재의 지진파 표면속도, 변형률과 강도의 예측값을 나타내고 있다. 모델 연구의 결과는 평균 단층이동률, 강도의 방향과 측지학적인 자료의 예측값 범위 내에서 실제 측정치에 접근하고 있음을 보여준다. 본 연구는 저강도를 갖는 산 안드레아 단층계에서의 상호관련성을 해석하기 위한 열탄성 특성의 적용 결과를 잘 제시하고 있다.
The aim of the present article is to study the micropolar thermoelastic interactions in an infinite Kelvin-Voigt type viscoelastic thermally conducting plate. The coupled dynamic thermoelasticity and generalized theories of thermoelasticity, namely, Lord and Shulman's and Green and Lindsay's are employed by assuming the mechanical behaviour as dynamic to study the problem. The model has been simplified by using Helmholtz decomposition technique and the resulting equations have been solved by using variable separable method to obtain the secular equations in isolated mathematical conditions for homogeneous isotropic micropolar thermo-viscoelastic plate for symmetric and skew-symmetric wave modes. The dispersion curves, attenuation coefficients, amplitudes of stresses and temperature distribution for symmetric and skew-symmetric modes are computed numerically and presented graphically for a magnesium crystal.
This paper investigates the vibration phenomenon of a nanobeam subjected to a time-dependent heat flux. Material properties of the nanobeam are assumed to be graded in the thickness direction according to a novel exponential distribution law in terms of the volume fractions of the metal and ceramic constituents. The upper surface of the functionally graded (FG) nanobeam is pure ceramic whereas the lower surface is pure metal. A nonlocal generalized thermoelasticity theory with dual-phase-lag (DPL) model is used to solve this problem. The theories of coupled thermoelasticity, generalized thermoelasticity with one relaxation time, and without energy dissipation can extracted as limited and special cases of the present model. An analytical technique based on Laplace transform is used to calculate the variation of deflection and temperature. The inverse of Laplace transforms are computed numerically using Fourier expansion techniques. The effects of the phase-lags (PLs), nonlocal parameter and the angular frequency of oscillation of the heat flux on the lateral vibration, the temperature, and the axial displacement of the nanobeam are studied.
The main objective of this article is the exploitation of a stochastic hybrid mesh-free method based on stochastic generalized finite difference (SGFD), Newmark finite difference (NFD) methods and Monte Carlo simulation for thermoelastic wave propagation and coupled thermoelasticity analysis based on GN theory (without energy dissipation). A thick hollow cylinder with Gaussian uncertainty in mechanical properties is considered as an analyzed domain for the problem. The effects of uncertainty in mechanical properties with various coefficients of variations on thermo-elastic wave propagation are studied in details. Also, the time histories and distribution on thickness of cylinder of maximum, mean and variance values of temperature and radial displacement are studied for various coefficients of variations (COVs).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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