Fenjan, Raad M.;Moustafa, Nader M.;Faleh, Nadhim M.
Advances in nano research
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제8권4호
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pp.283-292
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2020
In the present research, differential quadrature (DQ) method has been utilized for investigating free vibrations of porous functionally graded (FG) micro/nano beams in thermal environments. The exact location of neutral axis in FG material has been assumed where the material properties are described via porosity-dependent power-law functions. A scale factor related to couple stresses has been employed for describing size effect. The formulation of scale-dependent beam has been presented based upon a refined beam theory needless of shear correction factors. The governing equations and the associated boundary conditions have been established via Hamilton's rule and then they are solved implementing DQ method. Several graphs are provided which emphasis on the role of porosity dispersion type, porosity volume, temperature variation, scale factor and FG material index on free vibrational behavior of small scale beams.
In this paper, a free vibration analysis of functionally graded beam made of porous material is presented. The material properties are supposed to vary along the thickness direction of the beam according to the rule of mixture, which is modified to approximate the material properties with the porosity phases. For this purpose, a new displacement field based on refined shear deformation theory is implemented. The theory accounts for parabolic distribution of the transverse shear strains and satisfies the zero traction boundary conditions on the surfaces of the beam without using shear correction factors. Based on the present refined shear deformation beam theory, the equations of motion are derived from Hamilton's principle. The rule of mixture is modified to describe and approximate material properties of the FG beams with porosity phases. The accuracy of the present solutions is verified by comparing the obtained results with the existing solutions. Illustrative examples are given also to show the effects of varying gradients, porosity volume fraction, aspect ratios, and thickness to length ratios on the free vibration of the FG beams.
A numerical analysis has been performed on the two-dimensional rectangular gallium melting problem using the enthalpy method. The major advantage of this method is that the physical domain is discretized with fixed grids without transforming variables and the interface conditions of phase change are accounted for the definition of suitable source terms in the governing equations. But in the fixed method, there is some ambiguity in defining the porosity constant which has no physical interpretation. If the velocity correction is included in the momentum equation, for the appropriate range of porosity constant, the realistic predictions are obtained. The object of the present work is to predict the phase change within the molten steel with thin riser slab using the modified enthalpy-porosity method. The computational procedures for predicting velocity and temperature are based on the finite volume method and the non-staggered grid system. The influence of natural convection on the melting process is considered. A comparison with the experimental results shows that the modified method is better than the previous one.
A theoretical method to predict the interfacial stresses in the adhesive layer of reinforced concrete beams strengthened with porous FRP plate is presented in this paper. The effect due to porosity is incorporated utilizing a new modified rule of mixture covering the porosity phases. The adherend shear deformations have been included in the present theoretical analyses by assuming a linear shear stress through the thickness of the adherends. Remarkable effect of the porosity has been noted in the results. Indeed, the resulting interfacial stresses concentrations are considerably smaller than those obtained by other models which neglect the porosity effect. It was found that the interfacial stresses are highly concentrated at the end of the FRP plate, the minimization of the latter can be achieved by using porous FRP plate in particular at the end. It is also shown that the interfacial stresses of the RC beam increase with volume fraction of fibers, but decrease with the thickness of the adhesive layer.
Chinnapandi, Lenin Babu Mailan;Pitchaimani, Jeyaraj;Eltaher, Mohamed A.
Steel and Composite Structures
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제44권6호
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pp.829-843
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2022
This manuscript work presents a comprehensive continuum model capable to investigate the effect of porosity on vibro-acoustic behaviour of functionally graded (FG) beams resting on an elastic foundation subjected to thermal and mechanical loadings. Effects of uniform temperature rise and edge compressive load on the sound radiation characteristics are studied in a comparative manner. The numerical analysis is carried out by combining finite element method with Rayleigh's integral. Detailed parametric studies are accomplished, and influences of power law index, porosity volume, porosity distribution and boundary conditions on the vibro-acoustic response characteristics are analyzed. It is found that the vibro-acoustic response under mechanical edge compression is entirely different compared to from that under the thermal load. Furthermore, nature of grading of porosity affects the sound radiation behaviour for both the loads. The proposed model can be used to obtain the suppression performance of vibration and noise FG porous beams under thermal and mechanical loads.
The squeeze infiltration process is potentially of considerable industrial importance. The performance enhancements resulting from incorporation of short alumina fiber into aluminum are well documented. These are particularly significant for certain automobile components. Aluminum matrix composite automotive parts, such as diesel engine pistons or engine blocks are produced using squeeze casting apparatus or pressure die-casting apparatus. But the solidification process gets complicated with manufacturing parameters and the factors for porosity formation have not fully understood yet. In this study the formation of porosity during squeeze infiltration has been studied experimentally to achieve an improved understanding of the squeeze infiltration process for manufacture of short-fiber-reinforced components, particularly the mechanism of porosity formation. Al-based MMCs produced under a range of conditions were examined metallographically and the porosity characterised;a kind of matrix, an initial temperature of melt, and a volume fraction of reinforcement. The densimetry and the microscopic image analysis were done to measure the amount of porosity. A correlation between manufacturing parameters and defects was investigated through these.
Yu Ding;Yu Jia;Zhongling Zong;Xuan Wang;Jiasheng Zhang;Min Ni
Geomechanics and Engineering
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제35권6호
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pp.627-636
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2023
The essence of subgrade mud pumping under train load is the migration of fine particles in subgrade soil. The migration of fine particles will change the pore structure of overlying ballast, thus affecting the mechanical properties and hydraulic properties of ballast layer. It is of great theoretical significance and engineering value to study the effect of fine particle migration on the pore structure of ballast layer under cyclic loading. In this paper, a tailor-made subgrade mud pumping test model and an X-ray computed tomography (CT) scanning equipment were used to study the influence of migration of fine particles in subgrade soil on the pore parameters (plane porosity, volume porosity, pore distribution and pore connectivity) of overlying ballast under cyclic loading. The results show that the compression of ballast pores and the blockage of migrated fine particles make the porosity of ballast layer decreases gradually. And the percentage of small pores in ballast layer increases, while the percentage of large pores decreases; the connectivity of pores also gradually decreases. Based on the test results, an empirical model of ballast porosity evolution under cyclic loading is established and verified.
본 연구는 코스조성에 주로 사용되는 4종의 토양개량제의 혼합비율에 따른 모래상토의 물리화학적 특성변화를 조사한 결과이다. 토양개량제의 혼합비율에 따라 상토의 물리화학성을 조사한 결과 peat, humate, peatmoss 및 zeolite는 pH와 CEC에서 고도의 상관성(P<0.01)을 나타내어 토양개량제의 특성에 따라 상토의 토양화학성에 영향을 주었다. 상토의 토양물리성 결과를 통해 USGA 기준으로 평가할 때, 최적의 혼합비율은 토양개량제 peat, humate 및 peatmoss는 각각 5%, 3%, 7%이고, zeolite에서는 적합한 비율을 찾을 수 없었다. 각 토양개량제들의 혼합에 따른 토양물리성 변화에서 가장 중요한 요인은 비모세관공극으로 총공극과 수리전도도의 변화에 영향을 미쳤다. 토양개량제의 혼합비율에 따른 토양개선효과를 비교할 때, peat와 peatmoss는 토양 모세관공극 및 수리전도도에서, humate는 수리전도도에서, zeolite는 비모세관공극과 총공극에서 고도의 상관성을 나타내었다(P<0.05). 이들 결과를 통해 골프코스의 상토조성에 사용되는 토양개량제의 종류와 특성 및 혼합비율이 USGA 상토의 근권층 개량과 토양 이 화학성에 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.
The effects of additional Mg content, the size and volume fraction of reinforcement phase on the mechanical properties of ceramic particle reinforced aluminium matrix composites fabricated by pressureless metal infiltration process were investigated. The hardness of $SiC_p/AC8A$ composites increased gradually with an increase in the additive Mg content, while the bending strength of $SiC_p/AC8A$ composites increased with an increase in additive Mg content up to 5%. However, this decreased when the level of additive Mg content was greater than 5% due to the formation of coarse precipitates by excessive Mg reaction and an increase in the porosity level. The hardness and strength of the composites increased with decreasing the size of SiC particle. It was found that the composites with smaller particles enhanced the interfacial bonding than those with bigger particles from fractography of the composites. The hardness of $Al_2O_{3p}/AC8A$ composites increased gradually with an increase in the volume fraction, however, the bending strength of $Al_2O_{3p}/AC8A$ composites decreased when the volume fraction of alumina particle was greater than 40% owing to the high porosity level.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제33권2호
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pp.244-251
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2009
Porous media have especially large surface area per volume, which contain complex fluid passage. If porous media can be applied to cool a CPU or an electronic device with large heat dissipation, it could result in heat transfer enhancement due to the enlargement of the heat transfer area and the flow disturbance. This study is aimed to identify the heat transfer and pressure drop characteristics of high-porosity metal foams in a horizontal channel. Experiment is performed with the various heat flux, velocity and pore density conditions. Permeabilities, which is deduced from Non-Darcy flow model, become lower with increasing pore density. Nusselt number also decreases with higher pore density. High pore density with same porosity case shows higher pressure loss due to the increase of surface area per unit volume. The fiction factor decreases rapidly with increase of Reynolds number in Darcy flow region. However, it converges to a constant value of the Ergun coefficient in Non-Darcy flow region.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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