산란파 감소 등의 목적으로 PEC 상에 코팅된 매질은 임피던스 경계조건을 사용하여 효과적으로 모델링되며, Yan이 제안한 SDIE 방법을 이용하여 임피던스 경계조건 MLFMM 방법을 쉽게 구현할 수 있다. SDIE MLFMM 방법은 매질의 임피던스가 불균일한 경우에도 적용될 수 있으나, PEC 또는 PMC 영역을 포함할 경우에는 결과가 부정확해질 수 있다. 본 논문에서는 Yan의 SDIE MLFMM 방법을 변형하여 PEC 또는 PMC 영역을 포함하는 불균일 임피던스 매질을 효율적으로 해석할 수 있는 방법을 제안하고, 그 정확도를 시뮬레이션으로 검증한다.
In the present paper, functionally graded (FG) materials are presented to investigate the bending analysis of simply supported plates. It is assumed that the material properties of the plate vary through their length according to the power-law form. The displacement field of the present model is selected based on quasi-3D hyperbolic shear deformation theory. By splitting the deflection into bending, shear and stretching parts, the number of unknowns and equations of motion of the present formulation is reduced and hence makes them simple to use. Governing equations are derived from the principle of virtual displacements. Numerical results for deflections and stresses of powerly graded plates under simply supported boundary conditions are presented. The accuracy of the present formulation is demonstrated by comparing the computed results with those available in the literature. As conclusion, this theory is as accurate as other shear deformation theories and so it becomes more attractive due to smaller number of unknowns. Some numerical results are provided to examine the effects of the material gradation, shear deformation on the static behavior of FG plates with variation of material stiffness through their length.
Multi-stage deep drawing is an important sheet metal forming process. The deformation mechanisms of sheet metals during forming processes are complicated mainly due to the geometry and the lubrication of tools involved, the formability and the anisotropic behaviour of the material. The multi-stage deep-drawing processes including normal-drawing, reverse-drawing, and re-drawing are analyzed by use of the rigid-plastic finite element method. The anisotropic behaviour represented by r-value can be incorporated into the formulation. Punch/die loads and thickness distributions were obtained as results of simulating axisymmetric deep drawing processes. The computed results showed good agreements with experiments.
A novel formulation aiming to achieve optimal design of reinforced concrete (RC) structures is presented here. Optimal sizing and reinforcing for beam and column members in multi-bay and multistory RC structures incorporates optimal stiffness correlation among all structural members and results in cost savings over typical-practice design solutions. A Nonlinear Programming algorithm searches for a minimum cost solution that satisfies ACI 2005 code requirements for axial and flexural loads. Material and labor costs for forming and placing concrete and steel are incorporated as a function of member size using RS Means 2005 cost data. Successful implementation demonstrates the abilities and performance of MATLAB's (The Mathworks, Inc.) Sequential Quadratic Programming algorithm for the design optimization of RC structures. A number of examples are presented that demonstrate the ability of this formulation to achieve optimal designs.
Ahmed, Ridha A.;Al-Maliki, Ammar F.H.;Faleh, Nadhim M.
Advances in nano research
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제8권2호
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pp.157-167
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2020
This paper studies forced vibrational behavior of porous nanocrystalline silicon nanoshells under radial dynamic loads using strain gradient theory (SGT). This type of material contains many pores inside it and also there are nano-size grains which define the material character. The formulation for nanocrystalline nanoshell is provided by first order shell theory and a numerical approach is used in order to solve nanoshell equations. SGT gives a scale factor related to stiffness hardening provided by nano-grains. For more accurate description of size effects due to nano-grains or nano-pore, their surface energy influences have been introduced. Surface energy of inclusion exhibit extraordinary influence on dynamic response of the nanoshell. Also, dynamic response of the nanoshell is affected by the scale of nano-grain and nano-pore.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제12권1호
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pp.988-995
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2020
Air gun shock systems are commonly used as alternative explosion energy sources for underwater explosion (UNDEX) shock tests owing to their low cost and environmental impact. The airbag inflator of automotive airbag systems is also very useful to generate extremely rapid underwater gas release in labscale tests. To overcome the restrictions on the very small computational time step owing to the very fine fluid mesh around the nozzle hole in the explicit integration algorithm, and also the absence of a commercial solver and software for gas UNDEX of airbag inflator, an idealized airbag inflator and fluid mesh modeling technique was developed using nozzle holes of relatively large size and several small TNT charges instead of gas inside the airbag inflator. The objective of this study is to validate the results of an UNDEX response analysis of one and two idealized airbag inflators by comparison with the results of shock tests in a small water tank. This comparison was performed using the multi-material Arbitrary Lagrangian-Eulerian formulation and fluid-structure interaction algorithm. The number, size, vertical distance from the nozzle outlet, detonation velocity, and lighting times of small TNT charges were determined. Through mesh size convergence tests, the UNDEX response analysis and idealized airbag inflator modeling were validated.
Abdelhak Mesbah;Zakaria Belabed;Khaled Amara;Abdelouahed Tounsi;Abdelmoumen A. Bousahla;Fouad Bourada
Structural Engineering and Mechanics
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제86권3호
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pp.291-309
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2023
This paper addresses the finite element modeling of functionally graded porous (FGP) beams for free vibration and buckling behaviour cases. The formulated finite element is based on simple and efficient higher order shear deformation theory. The key feature of this formulation is that it deals with Euler-Bernoulli beam theory with only three unknowns without requiring any shear correction factor. In fact, the presented two-noded beam element has three degrees of freedom per node, and the discrete model guarantees the interelement continuity by using both C0 and C1 continuities for the displacement field and its first derivative shape functions, respectively. The weak form of the governing equations is obtained from the Hamilton principle of FGP beams to generate the elementary stiffness, geometric, and mass matrices. By deploying the isoparametric coordinate system, the derived elementary matrices are computed using the Gauss quadrature rule. To overcome the shear-locking phenomenon, the reduced integration technique is used for the shear strain energy. Furthermore, the effect of porosity distribution patterns on the free vibration and buckling behaviours of porous functionally graded beams in various parameters is investigated. The obtained results extend and improve those predicted previously by alternative existing theories, in which significant parameters such as material distribution, geometrical configuration, boundary conditions, and porosity distributions are considered and discussed in detailed numerical comparisons. Determining the impacts of these parameters on natural frequencies and critical buckling loads play an essential role in the manufacturing process of such materials and their related mechanical modeling in aerospace, nuclear, civil, and other structures.
In this article, the mechanical buckling analysis of simply-supported functionally graded plates is carried out using a higher shear deformation theory (HSDT) in conjunction with the stress function method. The proposed formulation is variationally consistent, does not use a shear correction factor and gives rise to a variation of transverse shear stress such that the transverse shear stresses vary parabolically through the thickness satisfying the surface conditions without stress of shear. The properties of the plate are supposed to vary across the thickness according to a simple power law variation in terms of volume fraction of the constituents of the material. Numerical results are obtained to study the influences of the power law index and the geometric ratio on the critical buckling load.
This study was conducted to find the method that the least-cost formula can be determined thus allowing a better keeping of raw material supplies under the constraints having to be used some raw materials that are either in limited supply or for other reason in restricted use. In this study, it was considered that three kinds of feed were produced under limited supply of six kinds of raw materials, and data for the analysis were collected from a feed mill in southern part of Korea. According to the result of this study, it was proved better to determine the least-cost formula as the multi-mix problem than as the simple least-cost problem when more than two kinds of feed were produced wilt limited supply of raw materials.
Bouadi, Abed;Bousahla, Abdelmoumen Anis;Houari, Mohammed Sid Ahmed;Heireche, Houari;Tounsi, Abdelouahed
Advances in nano research
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제6권2호
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pp.147-162
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2018
A new nonlocal higher order shear deformation theory (HSDT) is developed for buckling properties of single graphene sheet. The proposed nonlocal HSDT contains a new displacement field which incorporates undetermined integral terms and contains only two variables. The length scale parameter is considered in the present formulation by employing the nonlocal differential constitutive relations of Eringen. Closed-form solutions for critical buckling forces of the graphene sheets are obtained. Nonlocal elasticity theories are used to bring out the small scale influence on the critical buckling force of graphene sheets. Influences of length scale parameter, length, thickness of the graphene sheets and shear deformation on the critical buckling force have been examined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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