Magneto-rheological fluids and magneto-strictive materials are of the well-known smart materials which are used to control and reduce the vibrations of the structures. Vibration analysis of a smart annular three-layered plate is provided in this work. MR fluids are used as the core's material type and the face sheets are made from MS materials and is assumed they are fully bonded to each other. The structure is rested on visco-Pasternak foundation and also is subjected to a transverse magnetic field. The governing motion equations are derived based on CPT and employing Hamilton's principle and are solved via GDQ as a numerical method for various boundary conditions. Effect of different parameters on the results are considered and discussed in detail. One of the salient features of this work is the consideration of MR fluids as the core, MS materials as the faces, and all of them under magnetic field. The outcomes of this study may be led to design and create smart structures such as sensors, actuators and also dampers.
In this work, the dynamic stability of carbon nanotubes (CNTs) reinforced composite pipes conveying pulsating fluid flow is investigated. The pipe is surrounded by viscoelastic medium containing spring, shear and damper coefficients. Due to the existence of CNTs, the pipe is subjected to a 2D magnetic field. The radial induced force by pulsating fluid is obtained by the Navier-Stokes equation. The equivalent characteristics of the nanocomposite structure are calculated using Mori-Tanaka model. Based on first order shear deformation theory (FSDT) or Mindlin theory, energy method and Hamilton's principle, the motion equations are derived. Using harmonic differential quadrature method (HDQM) in conjunction with the Bolotin's method, the dynamic instability region (DIR) of the system is calculated. The effects of different parameters such as volume fraction of CNTs, magnetic field, boundary conditions, fluid velocity and geometrical parameters of pipe are shown on the DIR of the structure. Results show that with increasing volume fraction of CNTs, the DIR shifts to the higher frequency. In addition, the DIR of the structure will be happened at lower excitation frequencies with increasing the fluid velocity.
The sensitivity of the product to the ongoing sinusoidal disturbances of the process has been investigated in the film casting of viscoelastic polymer fluids using frequency response analysis. As demonstrated for fiber spinning process (Jung et al., 2002; Devereux and Denn, 1994), this frequency response analysis is useful for examining the process sensitivity and the stability of extensional deformation processes including film casting. The results of the present study reveal that the amplification ratios or gains of the process/product variables such as the cross-sectional area at the take-up to disturbances exhibit resonant peaks along the frequency regime as expected for the systems having hyperbolic characteristics with spilt boundary conditions (Friedly, 1972). The effects on the sensitivity results of two important parameters of film casting, i.e., the fluid viscoelasticity and the aspect ratio of the casting equipment have been scrutinized. It turns out that depending on the extension thinning or thickening nature of the fluid, increasing viscoelasticity results in enlargement or reduction of the sensitivity, respectively. As regards the aspect ratio, it has been found that an optimum value exists making the system least sensitive. The present study also confirms that the frequency response method produces results that corroborate well those by other methods like linear stability Analysis and transient solutions response. (Iyengar and Co, 1996; Silagy et al., 1996; Lee and Hyun, 2001).
Mohammadimehr, Mehdi;Arshid, Ehsan;Alhosseini, Seyed Mohammad Amin Rasti;Amir, Saeed;Arani, Mohammad Reza Ghorbanpour
Structural Engineering and Mechanics
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v.70
no.6
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pp.683-702
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2019
The present study aims to analyze the magneto-electro-elastic (MEE) vibration of a functionally graded carbon nanotubes reinforced composites (FG-CNTRC) cylindrical shell. Electro-magnetic loads are applied to the structure and it is located on an elastic foundation which is simulated by visco-Pasternak type. The properties of the nano-composite shell are assumed to be varied by temperature changes. The third-order shear deformation shells theory is used to describe the displacement components and Hamilton's principle is employed to derive the motion differential equations. To obtain the results, Navier's method is used as an analytical solution for simply supported boundary condition and the effect of different parameters such as temperature variations, orientation angle, volume fraction of CNTs, different types of elastic foundation and other prominent parameters on the natural frequencies of the structure are considered and discussed in details. Design more functional structures subjected to multi-physical fields is of applications of this study results.
Kargar, Javad;Arani, Ali Ghorbanpour;Arshid, Ehsan;Rahaghi, Mohsen Irani
Structural Engineering and Mechanics
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v.78
no.5
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pp.557-572
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2021
The current study considers free vibration of the spherical panel with magnetorheological (MR) fluids core and magneto-electro-elastic face sheets. The panel is subjected to electro-magnetic loads and also is located on an orthotropic visco-Pasternak elastic foundation. To describe the displacement components of the structure, the first-order shear deformation theory (FSDT) is used and the motion equations are extracted by employing Hamilton's principle. To solve the motion differential equations, Navier's method is selected as an exact analytical solution for simply supported boundary conditions. Effect of the most important parameters such as magnetic field intensity, loss factor, multi-physical loads, types of an elastic medium, geometrical properties of the panel, and also different material types for the face sheets on the results is considered and discussed in details. The outcomes of the present work may be used to design more efficient smart structures such as sensors and actuators.
The current article deals with the dynamic stability, and structural improvement of vibrating electrically curved screen on the viscoelastic substrate. By considering optimum value for radius curvature of the electrically curved screen, the structure improvement of the system occurs. For modeling the electrically system, the Maxwell's' equation is developed. Hertz contact model in employed to obtain contact forces between impactor and structure. Moreover, variational methods and nonlinear von Kármán model are used to derive boundary conditions (BCs) and nonlinear governing equations of the vibrating electrically curved screen. Galerkin and Multiple scales solution approach are coupled to solve the nonlinear set of governing equations of the vibrating electrically curved screen. Along with the analytical solution, 3D finite element simulation via ABAQUS package is provided with the aid of a FE package for simulating the current system's response. The results are categorized in 3 different sections. First, effects of geometrical and material parameters on the vibrational performance and stability of the curves panel. Second, physical properties of the impactor are taken in to account and their effect on the absorbed energy and velocity profile of the impactor are presented. Finally, effect of the radius and initial velocity on the mode shapes of the current structure is demonstrated.
The behaviour of alloys in the semi-solid state strongly depends on the imposed stress state and on the morphology of the phase which can vary from dendritic to globular. To optimal net shape forging of semi-solid materials, it is important to investigate for filling phenomena in forging process of arbitrarily shaped dies. To produce a automotive part which has good mechanical property, the filling pattern according to die velocity and solid fraction distribution has to be estimated for arbitrarily shaped dies. Therefore, the estimation of filling characteristic in the forging simulation with arbitrarily shaped dies of semi-solid materials are calculated by finite element method with proposed algorithm. The proposed theoretical model and a various boundary conditions for arbitrarily shaped dies is investigated with the coupling calculation between the liquid phase flow and the solid phase deformation. The simulation process with arbitrarily shaped dies is performed to the isothermal conditions of two dimensional problems. To analysis of forging process by using semi-solid materials, a new stress-strain relationship is described, and forging analysis is performed by viscoelastic model for the solid phase and the Darcy's law for the liquid flow. The calculated results for forging force and filling limitations will be compared to experimental data. The filling simulation of simple products performed with the uniform billet temperature(584$^{\circ}C$) from the induction heating by the commercial package MAGMAsoft. The initial step of computation is the touching of semi-solid material with the end of die gate and the initial concept of proposed system just fit with the capability of MAGMAsoft.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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