In this article, a nonlocal stress-strain elasticity theory on the vibration analysis of Timoshenko sandwich beam theory with symmetric and asymmetric distributions of porous core and functionally graded material facesheets is introduced. According to nonlocal elasticity Eringen's theory (nonlocal stress elasticity theory), the stress at a reference point in the body is dependent not only on the strain state at that point, but also on the strain state at all of the points throughout the body; while, according to a new nonlocal strain elasticity theory, the strain at a reference point in the body is dependent not only on the stress state at that point, but also on the stress state at all of the points throughout the body. Also, with combinations of two concepts, the nonlocal stress-strain elasticity theory is defined that can be actual at micro/nano scales. It is concluded that the natural frequency decreases with an increase in the nonlocal stress parameter; while, this effect is vice versa for nonlocal strain elasticity, because the stiffness of Timoshenko sandwich beam decreases with increasing of the nonlocal stress parameter; in which, the nonlocal strain parameter leads to increase the stiffness of structures at micro/nano scale. It is seen that the natural frequency by considering both nonlocal stress parameter and nonlocal strain parameter is higher than the nonlocal stress parameter only and lower for a nonlocal strain parameter only.
The free longitudinal vibration of a circular truncated nanocone is investigated based on the nonlocal elasticity theory. Exact analytical formulations for tapered nanostructures are derived and the nonlinear differential governing equation of motion is developed. The nonlocal small scale effect unavailable in classical continuum theory is addressed to reveal the long-range interaction of atoms implicated in nonlocal constitutive relation. Unlike most previous studies applying the truncation method to the infinite higher-order differential equation, this paper aims to consider all higher-order terms to show the overall nonlocality. The explicit solution of nonlocal stress for longitudinal deformation is determined and it is an infinite series incorporating the classical stress derived in classical mechanics of materials and the infinite higher-order derivative of longitudinal displacement. Subsequently, the first three modes natural frequencies are calculated numerically and the significant effects of nonlocal small scale and vertex angle on natural frequencies are examined. The coupling phenomenon of natural frequency is observed and it is induced by the combined effects of nonlocal small scale and vertex angle. The critical value of nonlocal small scale is defined, and after that a new proposal for determining the range of nonlocal small scale is put forward since the principle of choosing the nonlocal small scale is still unclear at present. Additionally, two different types of nonlocal effects, namely the nonlocal stiffness weakening and strengthening, reversed phenomena existing in nanostructures are observed and verified. Hence the opposite nonlocal effects are resolved again clearly. The nano-engineers dealing with a circular truncated nanocone-based sensors and oscillators may benefit from the present work.
In this paper, frequency vibrations of double-walled carbon nanotubes (CNTs) has been investigated based upon nonlocal elastic theory. The inference of small scale is being perceived by establishing nonlocal Love shell model. The wave propagation approach has been operated to frame the governing equations as eigen value system. An innovational nonlocal model to examine the scale effect on vibrational behavior of armchair, zigzag and chiral of double-walled CNTs. An appropriate selection of material properties and nonlocal parameter has been considered. The influence of dimensionless nonlocal parameter has been studied in detail. The dominance of end condition via nonlocal parameter is explained graphically. The results generated furnish the evidence regarding applicability of nonlocal shell model and also verified by earlier published literature.
This work deals with the two-dimensional deformation in a homogeneous isotropic nonlocal magneto-thermoelastic solid with two temperatures under the effects of inclined load at different inclinations. The mathematical model has been formulated by subjecting the bounding surface to a concentrated load. The Laplace and Fourier transform techniques have been used for obtaining the solution to the problem in transformed domain. The expressions for nonlocal thermal stresses, displacements and temperature are obtained in the physical domain using a numerical inversion technique. The effects of nonlocal parameter, rotation and inclined load in the physical domain are depicted and illustrated graphically. The results obtained in this paper can be useful for the people who are working in the field of nonlocal thermoelasticity, nonlocal material science, physicists and new material designers. It is found that there is a significant difference due to presence and absence of nonlocal parameter.
In this work, the authors study the blow-up properties of solutions to a parabolic system with nonlocal boundary conditions and nonlocal sources. Conditions for the existence of global or blow-up solutions are given. Global blow-up property and precise blow-up rate estimates are also obtained.
Asghar, Sehar;Naeem, Muhammad N.;Hussain, Muzamal;Tounsi, Abdelouahed
Steel and Composite Structures
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제34권4호
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pp.599-613
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2020
In this article, free vibration attributes of double-walled carbon nanotubes based on nonlocal elastic shell model have been investigated. For this purpose, a nonlocal Flügge shell model is established to observe the small scale effect. The wave propagation is employed to frame the governing equations as eigenvalue system. The influence of nonlocal parameter subjected to different end supports has been overtly examined. A suitable choice of material properties and nonlocal parameter been focused to analyze the vibration characteristics. The new set of inner and outer tubes radii investigated in detail against aspect ratio and length. The dominance of boundary conditions via nonlocal parameter is shown graphically. The results generated furnish the evidence regarding applicability of nonlocal shell model and also verified by earlier published literature.
In this study, a 2-D finite element formulation in the frame of nonlocal integral elasticity is presented. Subsequently, the bending problem of a nanobeam under different types of loadings and boundary conditions is solved based on classical beam theory and also 3-D elasticity theory using nonlocal finite elements (NL-FEM). The obtained results are compared with the analytical and numerical results of nonlocal differential elasticity. It is concluded that the classical beam theory and the nonlocal differential elasticity can separately lead to significant errors for the problem under consideration as distinct from 3-D elasticity and nonlocal integral elasticity respectively.
The anomalous propagation characteristics of a single Airy beam in nonlocal nonlinear medium are investigated by utilizing the split-step Fourier-transform method. We show that besides the normal straight propagation trajectory, the breathing solitons formed by the interaction between Airy beam and nonlocal nonlinear medium can propagate along the sinusoidal trajectory, and the anomalous trajectory can be modulated arbitrarily by altering the initial amplitude and the nonlocal nonlinear coefficient. In addition, the initial amplitude and the nonlocal nonlinear coefficient can have inverse impacts on the formation and transformation of the equilibrium state of spatial solitons, when the two parameters are larger than certain values. Therefore, the reversible transformation of the evolution dynamics of two soliton states can be realized by adjusting those two parameters properly. Finally, it is shown that the propagation properties of the solitons formed by the interaction between Airy beam and nonlocal nonlinear medium can be controlled arbitrarily, by adjusting the distribution factor and nonlocal coefficient.
In this paper, the important novelty and the defining a physical phenomenon of the resent research is the development of nonlocal stress and strain parameters on the porous sandwich beam with functionally graded materials in the top and bottom face sheets.Also, various beam models including Euler-Bernoulli, Reddy and the generalized formulation of two-variable beam theories are obtained in this research. According to a nonlocal strain elasticity theory, the strain at a reference point in the body is dependent not only on the stress state at that point, but also on the stress state at all of the points throughout the body. Thus, the nonlocal stress-strain elasticity theory is defined that can be actual at micro/nano scales. It can be seen that the critical buckling load and transverse deflection of sandwich beam by considering both nonlocal stress-strain parameters is higher than the nonlocal stress parameter. On the other hands, it is noted that by considering the nonlocal stress-strain parameters simultaneously becomes the actual case.
Cancan Liu;Jiangong Yu;Bo Zhang;Xiaoming Zhang;Xianhui Wang
Advances in nano research
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제14권5호
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pp.463-474
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2023
The purpose of this paper is to present the analysis of propagating and evanescent waves in functionally graded (FG) nanoplates with the consideration of nonlocal effect. The analytical integration nonlocal stress expansion Legendre polynomial method is proposed to obtain complete dispersion curves in the complex domain. Unlike the traditional Legendre polynomial method that expanded the displacement, the presented polynomial method avoids employing the relationship between local stress and nonlocal stress to construct boundary conditions. In addition, the analytical expressions of numerical integrations are presented to improve the computational efficiency. The nonlocal effect, inhomogeneity of medium and their interactions on wave propagation are studied. It is found that the nonlocal effect and inhomogeneity of medium reduce the frequency bandwidth of complex evanescent Lamb waves, and make complex evanescent Lamb waves have a higher phase velocity at low attenuation. The occurrence of intersections of propagating Lamb wave in the nonlocal homogeneous plate needs to satisfy a smaller Poisson's ratio condition than that in the classical elastic theory. In addition, the inhomogeneity of medium enhances the nonlocal effect. The conclusions obtained can be applied to the design and dynamic response evaluation of composite nanostructures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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