When studying the resonance problem of nanoplates, the existing papers do not consider the influences of geometric nonlinearity and initial geometric imperfection, so this paper is to fill this gap. In this paper, based on the nonlocal strain gradient theory (NSGT), the nonlinear resonances of functionally graded (FG) nanoplates with initial geometric imperfection under different boundary conditions are established. In order to consider the small size effect of plates, nonlocal parameters and strain gradient parameters are introduced to expand the assumptions of the first-order shear deformation theory. Subsequently, the equations of motion are derived using the Euler-Lagrange principle and solved with the help of perturbation method. In addition, the effects of initial geometrical imperfection, functionally graded index, strain gradient parameter, nonlocal parameter and porosity on the nonlinear forced vibration behavior of nanoplates under different boundary conditions are discussed.
Dynamical behaviors of one-dimensional (1D) nano-sized structures are of great importance in nanotechnology applications. Therefore, the torsional dynamic response of functionally graded nanorods which could be used to model the nano electromechanical systems or micro electromechanical systems with torsional motion about the center of twist is examined based on the theory of strain gradient nonlocal elasticity in this work. The mathematical background is constructed based on both strain gradient theory and Eringen's nonlocal elasticity theory. The equation of motions and boundary conditions of radially functionally graded nanorods are derived using Hamilton's principle and then transformed into the eigenvalue analysis by using Fourier sine series. A general coefficient matrix is obtained to assemble the Stokes' transformation. The case of a restrained functionally graded nanorod embedded in two elastic springs against torsional rotation is then deeply investigated. The effect of changing the functionally graded index, the stiffness of elastic boundary conditions, the length scale parameter and nonlocal parameter are investigated in detail.
Belmahi, Samir;Zidour, Mohamed;Meradjah, Mustapha;Bensattalah, Tayeb;Dihaj, Ahmed
Structural Engineering and Mechanics
/
제67권5호
/
pp.517-525
/
2018
In this study, we investigate the vibration of single-walled carbon nanotubes embedded in a polymeric matrix using nonlocal elasticity theories with account arbitrary boundary conditions effects. A Winkler type elastic foundation is employed to model the interaction of nanobeam and the surrounding elastic medium. Influence of all parameters such as nonlocal small-scale effects, Winkler modulus parameter, vibration mode and aspect ratio of nanobeam on the vibration frequency are analyzed and discussed. The mechanical properties of carbon nanotubes and polymer matrix are treated and an analytical solution is derived using the governing equations of the nonlocal Euler-Bernoulli beam models. Solutions have been compared with those obtained in the literature and The results obtained show that the non-dimensional natural frequency is significantly affected by the small-scale coefficient, the vibrational mode number and the elastic medium.
In this study, free vibration of functionally graded (FG) micro/nanobeams based on nonlocal third-order shear deformation theory and under different boundary conditions is investigated by applying the differential quadrature method. Third-order shear deformation theory can consider the both small-scale effects and quadratic variation of shear strain and hence shear stress along the FG nanobeam thickness. The governing equations are obtained by using the Hamilton's principle, based on third-order shear deformation beam theory. The differential quadrature (DQ) method is used to discretize the model and attain the natural frequencies and mode shapes. The properties of FG micro/nanobeam are assumed to be chanfged along the thickness direction based on the simple power law distribution. The effects of various parameters such as the nonlocal parameter, gradient index, boundary conditions and mode number on the vibration characteristics of FG micro/nanobeams are discussed in detail.
This work aims to present a solution for the buckling behavior of perforated nano/microbeams with deformable boundary conditions using nonlocal strain gradient theory (NLSGT). For the first time, a solution that can provide buckling loads based on the non-local and strain gradient effects of perforated nanostructures on an elastic foundation, while taking into account both deformable and rigid boundary conditions. Stokes' transformation and Fourier series are used to realize this aim and determine the buckling loads under various boundary conditions. We employ the NLSGT to account for size-dependent effects and utilize the Winkler model to formulate the elastic foundation. The buckling behavior of the perforated nano/microbeams restrained with lateral springs at both ends is studied for various parameters such as the number of holes, the length and filling ratio of the perforated beam, the internal length, the nonlocal parameter and the dimensionless foundation parameter. Our results indicate that the number of holes and filling ratio significantly affect the buckling response of perforated nano/microbeams. Increasing the filling ratio increases buckling loads, while increasing the number of holes decreases buckling loads. The effects of the non-local and internal length parameters on the buckling behavior of the perforated nano/microbeams are also discussed. These material length parameters have opposite effects on the variation of buckling loads. This study presents an effective eigenvalue solution based on Stokes' transformation and Fourier series of the restrained nano/microbeams under the effects of elastic medium, perforation parameters, deformable boundaries and nonlocal strain gradient elasticity for the first time.
In this paper, free vibration of functionally graded (FG) size-dependent nanobeams is studied within the framework of nonlocal Timoshenko beam model. It is assumed that material properties of the FG nanobeam, vary continuously through the thickness according to a power-law form. The small scale effect is taken into consideration based on nonlocal elasticity theory of Eringen. The non-classical governing differential equations of motion are derived through Hamilton's principle and they are solved utilizing both Navier-based analytical method and an efficient and semi-analytical technique called differential transformation method (DTM). Various types of boundary conditions such as simply-supported, clamped-clamped, clamped-simply and clamped-free are assumed for edge supports. The good agreement between the presented DTM and analytical results of this article and those available in the literature validated the presented approach. It is demonstrated that the DTM has high precision and computational efficiency in the vibration analysis of FG nanobeams. The obtained results show the significance of the material graduation, nonlocal effect, slenderness ratio and boundary conditions on the vibration characteristics of FG nanobeams.
This paper is concerned with thermo-mechanical vibration behavior of flexoelectric/piezoelectric nanobeams under uniform and linear temperature distributions. Flexoelectric/piezoelectric nanobeams have higher natural frequencies compared to conventional piezoelectric ones, especially at lower thicknesses. Both nonlocal and surface effects are considered in the analysis of flexoelectric/piezoelectric nanobeams for the first time. Hamilton's principle is employed to derive the governing equations and the related boundary conditions which are solved applying a Galerkin-based solution. Comparison study is also performed to verify the present formulation with those of previous data. Numerical results are presented to investigate the influences of the flexoelectricity, nonlocal parameter, surface elasticity, temperature rise, beam thickness and various boundary conditions on the vibration frequencies of thermally affected flexoelectric/piezoelectric nanobeam.
Nonlocal elasticity and Reddy plant theory are used to study the vibration response of functionally graded (FG) nanoplates resting on two parameters elastic medium called Pasternak foundation. Nonlocal higher order theory accounts for the effects of both scale and the effect of transverse shear deformation, which becomes significant where stocky and short nanoplates are concerned. It is assumed that the properties of FG nanoplate follow a power law through the thickness. In addition, Poisson's ratio is assumed to be constant in this model. Both Winkler-type and Pasternak-type foundation models are employed to simulate the interaction of nanoplate with surrounding elastic medium. Using Hamilton's principle, size-dependent governing differential equations of motion and corresponding boundary conditions are derived. A differential quadrature approach is being utilized to discretize the model and obtain numerical solutions for various boundary conditions. The model is validated by comparing the results with other published results.
Free vibration of non-uniform embedded nanoplates based on classical (Kirchhoff's) plate theory in conjunction with nonlocal elasticity theory has been studied. The nanoplate is assumed to be rested on two-parameter Winkler-Pasternak elastic foundation. Non-uniform material properties of nanoplates have been considered by taking linear as well as quadratic variations of Young's modulus and density along the space coordinates. Detailed analysis has been reported for all possible casesof such variations. Trial functions denoting transverse deflection of the plate are expressed in simple algebraic polynomial forms. Application of the present method converts the problem into generalised eigen value problem. The study aims to investigate the effects of non-uniform parameter, elastic foundation, nonlocal parameter, boundary condition, aspect ratio and length of nanoplates on the frequency parameters. Three-dimensional mode shapes for some of the boundary conditions have also been illustrated. One may note that present method is easier to handle any sets of boundary conditions at the edges.
In this paper, various nonlocal higher-order shear deformation beam theories that consider the size dependent effects in Functionally Graded Material (FGM) beam are examined. The presented theories fulfill the zero traction boundary conditions on the top and bottom surface of the beam and a shear correction factor is not required. Hamilton's principle is used to derive equation of motion as well as related boundary condition. The Navier solution is applied to solve the simply supported boundary conditions and exact formulas are proposed for the bending and static buckling. A parametric study is also included to investigate the effect of gradient index, length scale parameter and length-to-thickness ratio (aspect ratio) on the bending and the static buckling characteristics of FG nanobeams.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.