The main aim of this paper is enhancing design of traditional laminated composite plates subjected to static loads. In this regard, this paper suggests embedding a lightweight porous layer in the middle of laminated composite as the core layer of the resulted sandwich plate. The static responses of the suggested structures with uniform, symmetric and non-symmetric porosity distributions are compared to optimize their design. Using the first order shear deformation theories, the static governing equations of the suggested laminated composite plates with a porous layer (LCPPL) rested on two-parameter foundation are obtained. A finite element method is also utilized to solve the governing equations of LCPPLs. Effects of laminated composite and porosity characteristics as well as geometry dimension, edges' boundary conditions and foundation coefficients on the static deflection and stress distribution of the suggested composite plates have been investigated. The results reveal that the use of core between the layers of laminated composites leads to a sharp reduction in the static deflections of LCPPLs. Furthermore, in compare with perfect cores, the use of porous core between the layers of laminated composite plates can offer a considerable reduction in structural weight without a significant difference in their static responses.
Fe foam with above 90% porosity and 2 millimeter pore size was successfully fabricated by a slurry coating process. In this study, the binder contents were controlled to produce the Fe foam with different pore size, strut thickness and porosity. Firstly, the slurry was prepared by uniform mixing with Fe powders, distilled water and polyvinyl alcohol(PVA) as initial materials. After slurry coating on the polyurethane(PU) foam the sample was dried at $80^{\circ}C$. The PVA and PU foams were then removed by heating at $700^{\circ}C$ for 3 hours. The debinded samples were subsequently sintered at $1250^{\circ}C$ with holding time of 3 hours under hydrogen atmosphere. The three dimensional geometries of the obtained Fe foams with open cell structure were investigated using X-ray micro CT(computed tomography) as well as the pore morphology, size and phase.
Ebrahimi, Farzad;Mahmoodi, Fateme;Barati, Mohammad Reza
Advances in materials Research
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제6권3호
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pp.279-301
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2017
Thermo-mechanical vibration characteristics of in homogeneousporous functionally graded (FG) micro/nanobeam subjected to various types of thermal loadings are investigated in the present paper based on modified couple stress theory with consideration of the exact position of neutral axis. The FG micro/nanobeam is modeled via a refined hyperbolic beam theory in which shear deformation effect is verified needless of shear correction factor. A modified power-law distribution which contains porosity volume fraction is used to describe the graded material properties of FG micro/nanobeam. Temperature field has uniform, linear and nonlinear distributions across the thickness. The governing equations and the related boundary conditions are derived by Extended Hamilton's principle and they are solved applying an analytical solution which satisfies various boundary conditions. A comparison study is performed to verify the present formulation with the known data in the literature and a good agreement is observed. The parametric study covered in this paper includes several parameters such as thermal loadings, porosity volume fraction, power-law exponents, slenderness ratio, scale parameter and various boundary conditions on natural frequencies of porous FG micro/nanobeams in detail.
Since conical sandwich shells are important structures in the modern industries, in this paper, for the first time, vibration behavior of the truncated conical sandwich shells which include temperature dependent porous FG face sheets and temperature dependent homogeneous core in various thermal conditions are investigated. A high order theory of sandwich shells which modified by considering the flexibility of the core and nonlinear von Karman strains are utilized. Power law rule which modified by considering the two types of porosity volume fractions are applied to model the functionally graded materials. By utilizing the Hamilton's energy principle, and considering the in-plane and thermal stresses in the face-sheets and the core, the governing equations are obtained. A Galerkin procedure is used to solve the equations in a simply supported boundary condition. Uniform, linear and nonlinear temperature distributions are used to model the effect of the temperature changing in the sandwich shell. To verify the results of this study, they are compared with FEM results obtained by Abaqus software and for special cases with the results in literatures. Eigen frequencies variations are surveyed versus the temperature changing, geometrical effects, porosity, and some others in the numerical examples.
Salari, Erfan;Ashoori, Alireza;Vanini, Seyed Ali Sadough
Advances in nano research
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제7권1호
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pp.25-38
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2019
This research is aimed at studying the asymmetric thermal buckling of porous functionally graded (FG) annular nanoplates resting on an elastic substrate which are made of two different sets of porous distribution, based on nonlocal elasticity theory. Porosity-dependent properties of inhomogeneous nanoplates are supposed to vary through the thickness direction and are defined via a modified power law function in which the porosities with even and uneven type are approximated. In this model, three types of thermal loading, i.e., uniform temperature rise, linear temperature distribution and heat conduction across the thickness direction are considered. Based on Hamilton's principle and the adjacent equilibrium criterion, the stability equations of nanoporous annular plates on elastic substrate are obtained. Afterwards, an analytical solution procedure is established to achieve the critical buckling temperatures of annular nanoplates with porosities under different loading conditions. Detailed numerical studies are performed to demonstrate the influences of the porosity volume fraction, various thermal loading, material gradation, nonlocal parameter for higher modes, elastic substrate coefficients and geometrical dimensions on the critical buckling temperatures of a nanoporous annular plate. Also, it is discussed that because of present of thermal moment at the boundary conditions, porous nanoplate with simply supported boundary condition doesn't buckle.
Bending and buckling analysis of multi-directional porous functionally graded sandwich plate has been performed for two cases namely: FG skin with homogeneous core and FG core with homogeneous skin. The principle of virtual displacements was employed and the solution was obtained using Navier's technique. This theory imposes traction-free boundary conditions on the surfaces and does not require shear correction factors. The validation of the present study has been performed with those available in the literature. The composition of metal-ceramic-based FGM changes in longitudinal and transverse directions according to the power law. Different porosity laws, such as uniform distribution, unevenly and logarithmically uneven distributions were used to mimic the imperfections in the functionally graded material that were introduced during the fabrication process. Several sandwich plates schemes were studied based on the plate's symmetry and the thickness of each layer. The effects of grading parameters and porosity laws on the bending and buckling of sandwich plates were examined.
The objective of this study is to evaluate the effects of adding fibers to concrete and the distribution rate of the porosity on the interfacial stresses of the beams strengthened with various types of functionally graded porous (FGP) plate. Toward this goal, the beams strengthened with FGP plate were considered and subjected to uniform loading. Three types of beams are considered namely RC beam, RC beam reinforced with metal fibers (RCFM) and RC beam reinforced with Alfa fibers (RCFA). From an analytical development, shear and normal interfacial stresses along the length of the FGP plates were obtained. The accuracy and validity of the proposed theoretical formula are confirmed by the others theoretical results. The results showed clearly that adding fibers to concrete and the distribution rate of the porosity have significant influence on the interfacial stresses of the beams strengthened with FGP plates. Finally, parametric studies are carried out to demonstrate the effect of the mechanical properties and thickness variations of FGP plate, concrete and adhesive on interface debonding, we can conclude that, This research is helpful for the understanding on mechanical behavior of the interface and design of the FRP-RC hybrid structures.
The investigation was carried out to study the behaviors of the pore size and porosity, the mechanical strength, the resistance to thermal spallings and slag attacks according to particle sizes of starting raw materials in porous high Alumina ceramics. This porous ceramics have been used in processing of the clean steel by the blowing of the inert gas. The required properties in the practice are the suitable pores size, the sharp pores distribution for a uniform blowing of the gas, the strong corrosion resistance to slags and molten metals and the resistance to thermal spalling. The optimized properties in porous high alumina ceramics of the specimen No. 3 was found to be the very low slag intrusion and the superior resistance to thermal spalling because of the suitable pore size of 2.5${\mu}{\textrm}{m}$, the porosity of 30% and the high sinterability.
In the muffler industry, the main purpose of the research works is to determine a way to increase the TL (Transmission Loss) properties of the muffler, without deteriorating the back pressure influence. In order to obtain better results, several works have been done by changing the geometrical characteristics of the muffler or the type of the muffler. This work will focus on the perforated muffler components with concentric chamber, to investigate the effect of a non-uniform porosity along the inner perforated tube of the muffler on the TL. It is noted that varying the perforation ratio affects the peaks frequencies of the TL, especially fer $2\pi < kL < 4\pi$ (in the case of L : 200mm for the concentric resonator). The magnitudes of the TL, for this range of frequencies, vary noticeably by changing the porosity distribution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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