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.
In this paper structural analysis of nonhomogeneous nanotubes has been carried out using nonlocal elasticity theory. Governing differential equations of nonhomogeneous nanotubes are derived. Nanotubes include both single wall nanotube (SWNT) and double wall nanotube (DWNT). Nonlocal theory of elasticity has been employed to include the scale effect of the nanotubes. Nonlocal parameter, elastic modulus, density and diameter of the cross section are assumed to be functions of spatial coordinates. General Differential Quadrature (GDQ) method has been employed to solve the governing differential equations of the nanotubes. Various boundary conditions have been applied to the nanotubes. Present results considering nonlocal theory are in good agreement with the results available in the literature. Effect of variation of various geometrical and material parameters on the structural response of the nonhomogeneous nanotubes has been investigated. Present results of the nonhomogeneous nanotubes are useful in the design of the nanotubes.
This paper attempts to investigate the free vibration of functionally graded material beams with nonuniform width based on the nonlocal elasticity theory. The theoretical formulations are established following the Euler-Bernoulli beam theory, and the governing equations of motion of the system are derived from the minimum total potential energy principle using the nonlocal elasticity theory. In addition, the Differential Quadrature Method (DQM) is applied, along with the Chebyshev-Gauss-Lobatto polynomials, in order to determine the weighting coefficient matrices. Furthermore, the effects of the nonlocal parameter, cross-section area of the functionally graded material (FGM) beam and various boundary conditions on the natural frequencies are examined. It is observed that the nonlocal parameter and boundary conditions significantly influence the natural frequencies of the functionally graded material beam cross-section. The results obtained, using the Differential Quadrature Method (DQM) under various boundary conditions, are found in good agreement with analytical and numerical results available in the literature.
In this paper, Bishop theory performs longitudinal vibration analysis of Nano-beams. Its governing equation, due to integrated displacement field and more considered primarily effects compared with other theories, enjoys fully completed status, and more reliable results as well. This article aims to find how Bishop theory and Two-phase elasticity work together. In other words, whether Bishop theory will be compatible with Two-phase local/nonlocal elasticity. Hamilton's principle is employed to derive governing equation of motion, and then the 6th order of Generalized Differential Quadrature Method (GDQM) as a constructive numerical method is utilized to attain the discretized two-phase formulation. To acquire a proper verification procedure, exact solution is prepared to be compared with current results. Furthermore, the effects of key parameters on the objective are investigated.
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.
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.
This article investigates the longitudinal vibration of a nanorod embedded in viscoelastic medium according to the nonlocal strain gradient theory. Viscoelastic medium is considered based on Kelvin-Voigt model. Governing partial differential equation is derived based on longitudinal equilibrium and analytical solution is obtained by adopting harmonic motion solution for the nanorod. Modal frequencies and corresponding damping ratios are presented to demonstrate the influences of nonlocal parameter, material length scale, elastic and damping parameters of the viscoelastic medium. It is observed that material length scale parameter is very influential on modal frequencies especially at lower values of nonlocal parameter whereas increase in length scale parameter has less effect at higher values of nonlocal parameter when the medium is purely elastic. Elastic stiffness and damping coefficient of the medium have considerable impacts on modal frequencies and damping ratios, and the highest impact of these parameters on frequency and damping ratio is seen in the first mode. Results calculated based on strain gradient theory are quite different from those calculated based on classical elasticity theory. Hence, nonlocal strain gradient theory including length scale parameter can be used to get more accurate estimations of frequency response of nanorods embedded in viscoelastic medium.
Bouadi, Abed;Bousahla, Abdelmoumen Anis;Houari, Mohammed Sid Ahmed;Heireche, Houari;Tounsi, Abdelouahed
Advances in nano research
/
제6권2호
/
pp.147-162
/
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.
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.
In this paper the differential transformation method (DTM) is utilized for vibration and buckling analysis of nanotubes in thermal environment while considering the coupled surface and nonlocal effects. The Eringen's nonlocal elasticity theory takes into account the effect of small size while the Gurtin-Murdoch model is used to incorporate the surface effects (SE). The derived governing differential equations are solved by DTM which demonstrated to have high precision and computational efficiency in the vibration analysis of nanobeams. The detailed mathematical derivations are presented and numerical investigations are performed while the emphasis is placed on investigating the effect of thermal loading, small scale and surface effects, mode number, thickness ratio and boundary conditions on the normalized natural frequencies and critical buckling loads of the nanobeams in detail. The results show that the surface effects lead to an increase in natural frequency and critical buckling load of nanotubes. It is explicitly shown that the vibration and buckling of a nanotube is significantly influenced by these effects and the influence of thermal loadings and nonlocal effects are minimal.
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.