Nazira Mohamed;Salwa A. Mohamed;Alaa A. Abdelrhmaan;Mohamed A. Eltaher
Steel and Composite Structures
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v.46
no.6
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pp.759-772
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2023
This manuscript presents a comprehensive mathematical model to investigate buckling stability and postbuckling response of bio-inspired composite beams with helicoidal orientations. The higher order shear deformation theory as well as the Timoshenko beam theories are exploited to include the shear influence. The equilibrium nonlinear integro-differential equations of helicoidal composite beams are derived in detail using the energy conservation principle. Differential integral quadrature method (DIQM) is employed to discretize the nonlinear system of differential equations and solve them via the Newton iterative method then obtain the response of helicoidal composite beam. Numerical calculations are carried out to check the validity of the present solution methodology and to quantify the effects of helicoidal rotation angle, elastic foundation constants, beam theories, geometric and material properties on buckling, postbuckling of bio-inspired helicoidal composite beams. The developed model can be employed in design and analysis of curved helicoidal composite beam used in aerospace and naval structures.
Blessing A. Oredokun-Lache;Esther B. Ibrahim;Adekemi G. Oluwafemi;Georgina O. Erifeta;Sunday J. Josiah;Olarewaju M. Oluba
Food Science and Preservation
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v.31
no.3
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pp.394-407
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2024
The poultry industry faces disposal difficulty in waste, but recent advancements in material science and sustainability have enabled the innovative transformation of waste into valuable resources. In this study, eggshell (EC) was added as a bio-filler to gum Arabic (GA) to fabricate a GA-EC bio-composite film. Bio-composites containing 0.5 g (GA-EC0.5) and 1.0 g (GA-EC1.0) EC dispersed in 30 mL of 15% GA solution were fabricated and characterized using standard analytical techniques. The GA-EC0.5 composites showed significantly higher moisture content, transparency, water solubility, and water vapor permeability but lower tensile strength and thermal stability than GA-EC1.0. Following a post-harvest wrapping of tomato fruits with the GA-EC composite films and storage at 25±2℃ for 20 days, significant (p>0.05) reductions in weight loss, pH, lycopene content, and activities of polyphenol oxidase and pectin methylesterase compared to unwrapped fruits were recorded. Adding EC to GA has enabled the fabrication of composite films with improved mechanical, barrier, and thermal properties with potential application in the post-harvest storage of tomato fruits.
Park, Ji-Won;Kim, Hoon;Lee, Jung-Hun;Jang, Seong-Wook;Kim, Hyun-Joong
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.46
no.2
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pp.189-201
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2018
Intumescent system is a highly effective flame retardant technology that takes advantage of the mechanism of foaming and carbonization. In order to materialize Intumescent system, it is necessary to use reinforcement material to improve the strength of the material. In this study, we used kenaf as a natural fiber to manufacture intumescent/EVA (ethylene vinyl acetate) composites to improve mechanical and flame retardant performance. Finally two materials with different particle shape are applied to one system. Therefore, the influence factors of the particles with different shapes on the composite material were analyzed based on the tensile test. For this purpose, we have used the tensile strength analysis model and confirmed that it can only act as a partial strength reinforcement due to weak binding force between the matrix and particles. In the combustion characteristics analysis using cone calorimeter and UL 94, the combustion characteristics were enhanced as the content of Intuemscent was increased. As the content of kenaf increased, combustion characteristics were strengthened and carbonization characteristics were weakened. Through the application of kenaf, it can be confirmed that elastic modulus improvement and combustion characteristics can be strengthened, which confirmed the possibility of development of environmentally friendly flame retardant materials.
To address the need for new intelligent sensing, this paper introduces nano sensors made of carbon nanotube (CNT) composites and presents their preliminary experiments. Having smart material properties such as piezoresistivity, chemical and bio selectivity, the nano composite can be used as smart electrodes of the nano sensors. The nano composite sensor can detect structural deterioration, chemical contamination and bio signal by means of its impedance measurement (resistance and capacitance). For a structural application, the change of impedance shows specific patterns depending on the structural deterioration and this characteristic is available for an in-situ multi-functional sensor, which can simultaneously detect multi symptoms of the structure. This study is anticipated to develop a new nano sensor detecting multiple symptoms in structural, chemical and bio applications with simple electric circuits.
A new green home designed to save money while at the same time saving the environment with some of the finest green features available in the market. Composite column composed of structural steel and structural glued laminated timber is avery Eco-friendly building products for design building because that use recycled or second hand. For compare to compressive strength of structural glued laminated timber (glulam), structural steel, and composite column (steel-glulam), tested compressive strength of each specimen. 1) structural glued laminated timber : Theoretical compressive strength is 151.6 kN similar to elastic limits. 2) structural steel (H type) : Theoretical compressive strength is 148.2 kN little under the elastic limits. 3) structural steel (D type) : Theoretical compressive strength is 147.3 kN upper than the elastic limits. 4) composite column : Actual elastic limits are about 600 kN. Result in, composite column improve compressive strength of Structural steel column and provide structural stability of the building.
Tharwat Osman;Salwa A. Mohamed;Mohamed A. Eltaher;Mashhour A. Alazwari;Nazira Mohamed
Steel and Composite Structures
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v.50
no.1
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pp.25-43
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2024
In this article, a mathematical model is developed to predict the dynamic behavior of bio-inspired composite beam with helicoidal orientation scheme under variable axial load using a unified higher order shear deformation beam theory. The geometrical kinematic relations of displacements are portrayed with higher parabolic shear deformation beam theory. Constitutive equation of composite beam is proposed based on plane stress problem. The variable axial load is distributed through the axial direction by constant, linear, and parabolic functions. The equations of motion and associated boundary conditions are derived in detail by Hamilton's principle. Using the differential quadrature method (DQM), the governing equations, which are integro-differential equations are discretized in spatial direction, then they are transformed into linear eigenvalue problems. The proposed model is verified with previous works available in literatures. Parametric analyses are developed to present the influence of axial load type, orthotropic ratio, slenderness ratio, lamination scheme, and boundary conditions on the natural frequencies of composite beam structures. The present enhanced model can be used especially in designing spacecrafts, naval, automotive, helicopter, the wind turbine, musical instruments, and civil structures subjected to the variable axial loads.
Lee, Sena;Lee, Byoung-Ho;Kim, Hyun-Joong;Kim, Sumin;Eom, Young Geun
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.37
no.4
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pp.310-319
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2009
The representative eco-friendly materials, or bio-composites, were made by incorporating biodegradable polymer of polybutylene succinate (PBS) as the matrix and bamboo flour (BF) as the natural filler. In present study, the effects of content and particle size of natural filler on the bio-composites were carried out around their mechanical, visco-elastic, and thermal properties. By the incorporation of BF, the tensile properties decreased but the viscoelastic and thermal properties revealed positive effect through interaction between the polymer and natural filler. Also, the vulnerability of interfacial adhesion between hydrophobic PBS and hydrophilic BF appeared to adversely affect the properties of bio-composites.
Faisal Baakeel;Mohamed A. Eltaher;Muhammad Adnan Basha;Ammar Melibari;Alaa A. Abdelrhman
Advances in aircraft and spacecraft science
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v.10
no.4
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pp.347-368
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2023
In the first part of this study, a numerical simulation model was developed using the mechanical APDL software to validate the results of the 3D-elastisity theory on the laminated sandwich plate developed by Panago. The numerical simulation model showed a good agreement to the results of Pagano's theory in terms of deflection, normal stresses, and shear stresses. In the second part of this study, the developed numerical simulation model was used to define different plates dimensions and fibers layup orientations to examine the load response in terms of deflection and stresses. Further analysis was implemented on the natural frequencies of laminated xxx plates of the plates. The layup configurations include Unidirectional (UD), Cross-Ply (CP), Quasi-Isotropic (QI), the linear bio-inspired known as Linear-Helicoidal (LH), and the nonlinear bio-inspired known as Fibonacci-Helicoidal (FH). The following numerical simulation model can be used for the design and study of novel, sophisticated bio-inspired composite structures in a variety of configurations subjected to sinusoidal or constant loads.
Kim, Hye-Been;Seo, Yu-Ri;Chang, Kyeong-Je;Park, Sang-Bae;Seonwoo, Hoon;Kim, Jin-Woo;Kim, Jangho;Lim, Ki-Taek
Food Engineering Progress
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v.21
no.3
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pp.233-241
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2017
Scaffolds of cell substrates are biophysical platforms for cell attachment, proliferation, and differentiation. They ultimately play a leading-edge role in the regeneration of tissues. Recent studies have shown the potential of bioactive scaffolds (i.e., osteo-inductive) through 3D printing. In this study, rice bran-derived biocomposite was fabricated for fused deposition modeling (FDM)-based 3D printing as a potential bone-graft analogue. Rice bran by-product was blended with poly caprolactone (PCL), a synthetic commercial biodegradable polymer. An extruder with extrusion process molding was adopted to manufacture the newly blended "green material." Processing conditions affected the performance of these blends. Bio-filament composite was characterized using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Mechanical characterization of bio-filament composite was carried out to determine stress-strain and compressive strength. Biological behaviors of bio-filament composites were also investigated by assessing cell cytotoxicity and water contact angle. EDX results of bio-filament composites indicated the presence of organic compounds. These bio-filament composites were found to have higher tensile strength than conventional PCL filament. They exhibited positive response in cytotoxicity. Biological analysis revealed better compatibility of r-PCL with rice bran. Such rice bran blended bio-filament composite was found to have higher elongation and strength compared to control PCL.
Kueh, Ahmad B.H.;Tan, Chun-Yean;Yahya, Mohd Yazid;Wahit, Mat Uzir
Steel and Composite Structures
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v.44
no.1
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pp.105-117
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2022
Impact resistance efficiency of the newly designed sandwich beam with a laterally arched core as bio-inspired by the woodpecker is numerically investigated. The principal components of the beam comprise a dual-core system sandwiched by the top and bottom laminated CFRP skins. Different materials, including hot melt adhesive, high-density polyethylene (HDPE), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), epoxy resin (EPON862), aluminum (Al6061), and mild carbon steel (AISI1018), are considered for the side-arched core layer of the beam for impact efficiency assessment. The aluminum honeycomb takes the role of the second core. Contact force, stress, damage formation, and impact energy for beams equipped with different materials are examined. A diversity in performance superiority is noticed in each of these indicators for different core materials. Therefore, for overall performance appraisal, the impact resistance efficiency index, which covers several chief impact performance parameters, of each sandwich beam is computed and compared. The impact resistance efficiency index of the structure equipped with the AISI1018 core is found to be the highest, about 3-10 times greater than other specimens, thus demonstrating its efficacy as the optimal material for the bio-inspired dual-core sandwich beam system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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