Piezoelectric nanobeams are used in several nano electromechanical systems. The first step in designing these systems is conducting a vibration analysis. In this research, the free vibration of a piezoelectric nanobeam is analyzed by using the nonlocal elasticity theory. The nanobeam is modeled based on Euler-Bernoulli beam theory. Hamilton's principle is used to derive the equations of motion and also the boundary conditions of the system. The obtained equations of motion are solved by using both Galerkin and the Differential Quadrature (DQ) methods. The clamped-clamped and cantilever boundary conditions are analyzed and the effects of the applied voltage and nonlocal parameter on the natural frequencies and mode shapes are studied. The results show the success of Galerkin method in determining the natural frequencies. The results also show the influence of the nonlocal parameter on the natural frequencies. Increasing a positive voltage decreases the natural frequencies, while increasing a negative voltage increases them. It is also concluded that for the clamped parts of the beam and also other parts that encounter higher values of stress during free vibrations of the beam, anti-nodes in voltage mode shapes are observed. On the contrary, in the parts of the beam that the values of the induced stress are low, the values of the amplitude of the voltage mode shape are not significant. The obtained results and especially the mode shapes can be used in future studies on the forced vibrations of piezoelectric nanobeams based on Galerkin method.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.10
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pp.110-116
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2017
This paper presents an effective demosaicking algorithm for color filter array (CFA) images acquired from single-sensor devices based on directional interpolation and nonlocal properties of the image. We interpolate the G channel considering diagonal directions as well as horizontal and vertical directions, using a small number of pixels to reflect local properties of the image. Then, we overcome image degradations, such as zipper effects near edges and false colors, by applying nonlocal means (NLM) filtering to the interpolated pixels. R and B channels are reproduced by using directional interpolation with information of the reconstructed G channel and NLM filtering. Experimental results for various McMaster images with high saturation and color changes show that the proposed algorithm accomplishes high PSNR compared with conventional methods. Moreover, the proposed method demonstrates better subjective quality compared with existing methods in terms of reduction of quality degradation, like false colors, and preservation of the image structures, such as edges and textures.
In this paper, the critical buckling temperature of single-walled Boron Nitride nanotube (SWBNNT) is estimated using a new nonlocal first-order shear deformation beam theory. The present model is capable of capturing both small scale effect and transverse shear deformation effects of SWBNNT and is based on assumption that the inplane and transverse displacements consist of bending and shear components, in which the bending components do not contribute toward shear forces and, likewise, the shear components do not contribute toward bending moments. Results indicate the importance of the small scale effects in the thermal buckling analysis of Boron Nitride nanotube.
Kunbar, Laith A. Hassan;Alkadhimi, Basim Mohamed;Radhi, Hussein Sultan;Faleh, Nadhim M.
Advances in materials Research
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v.8
no.4
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pp.259-274
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2019
Flexoelectric effect has a major role on mechanical responses of piezoelectric materials when their dimensions become submicron. Applying differential quadrature (DQ) method, the present article studies dynamic characteristics of a small scale beam made of piezoelectric material considering flexoelectric effect. In order to capture scale-dependency of such piezoelectric beams, nonlocal elasticity theory is utilized and also surface effects are included for better structural modeling. Governing equations have been derived by utilizing Hamilton's rule with the assumption that the scale-dependent beam is subjected to thermal environment leading to uniform temperature variation across the thickness. Obtained results based on DQ method are in good agreement with previous data on pizo-flexoelectric beams. Finally, it would be indicated that dynamic response characteristics and vibration frequencies of the nano-size beam depends on the existence of flexoelectric influence and the magnitude of scale factors.
In this study, Eringen nonlocal elasticity theory in conjunction with surface elasticity theory is employed to study nonlinear free vibration behavior of FG nano-plate lying on elastic foundation, on the base of Reddy's plate theory. The material distribution is assumed as a power-law function and effective material properties are modeled using Mori-Tanaka homogenization scheme. Hamilton's principle is implemented to derive the governing equations which solved using DQ method. Finally, the effects of different factors on natural frequencies of the nano-plate under hygrothermal situation and various boundary conditions are studied.
Thermal bifurcation buckling behavior of fully clamped Euler-Bernoulli nanobeam built of a through thickness functionally graded material is explored for the first time in the present paper. The variation of material properties of the FG nanobeam are graded along the thickness by a power-law form. Temperature dependency of the material constituents is also taken into consideration. Eringen's nonlocal elasticity model is employed to define the small-scale effects and long-range connections between the particles. The stability equations of the thermally induced FG nanobeam are derived via the principal of the minimum total potential energy and solved analytically for clamped boundary conditions, which lead for more accurate results. Moreover, the obtained buckling loads of FG nanobeam are validated with those existing works. Parametric studies are performed to examine the influences of various parameters such as power-law exponent, small scale effects and beam thickness on the critical thermal buckling load of the temperature-dependent FG nanobeams.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.24
no.2
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pp.229-242
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2020
Functional fractional differential inclusions with impulse effects in general Banach spaces are studied. We discuss the situation when the semigroup generated by the linear part is equicontinuous and the multifunction is Caratheodory. First, we define the PC-mild solutions for functional fractional semilinear impulsive differential inclusions. We then prove the existence of PC-mild solutions for such inclusions by using the fixed point theorem, multivalued properties and applications of NCHM (noncompactness Hausdorff measure). Eventually, we enhance the acquired results by giving an example.
Hamed, Mostafa A.;Sadoun, Ayman M.;Eltaher, Mohamed A.
Structural Engineering and Mechanics
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v.71
no.1
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pp.89-98
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2019
In this study, the mechanical bending behaviors of functionally graded porous nanobeams are investigated. Four types of porosity which are, the classical power porosity function, the symmetric with mid-plane cosine function, bottom surface distribution and top surface distribution are proposed in analysis of nanobeam for the first time. A comparison between four types of porosity are illustrated. The effect of nano-scale is described by the differential nonlocal continuum theory of Eringen by adding the length scale into the constitutive equations as a material parameter comprising information about nanoscopic forces and its interactions. The graded material is designated by a power function through the thickness of nanobeam. The beam is simply-supported and is assumed to be thin, and hence, the kinematic assumptions of Euler-Bernoulli beam theory are held. The mathematical model is solved numerically using the finite element method. Numerical results show effects of porosity type, material graduation, and nanoscale parameters on the static deflection of nanobeam.
In the present computational approach, thermal buckling and frequency characteristics of a doubly curved laminated nanopanel with the aid of Two-Dimensional Generalized Differential Quadrature Method (2D-GDQM) and Nonlocal Strain Gradient Theory (NSGT) are investigated. Additionally, the temperature changes along the thickness direction nonlinearly. The novelty of the current study is in considering the effects of laminated composite and thermal in addition of size effect on frequency, thermal buckling, and dynamic deflections of the laminated nanopanel. The acquired numerical and analytical results are compared by each other to validate the results. The results demonstrate that some geometrical and physical parameters, have noticeable effects on the frequency and pre-thermal buckling behavior of the doubly curved open cylindrical laminated nanopanel. The favorable suggestion of this survey is that for designing the laminated nano-sized structure should pay special attention to size-dependent parameters because nonlocal and length scale parameters have an important role in the static and dynamic behaviors of the laminated nanopanel.
Buckling and post-buckling behaviors of geometrically perfect double-curvature shells made from smart composites have been investigated. The shell has been supposed to be exposed to transverse mechanical loading and magneto-electro-elastic (MEE) coupling. The composite shell has been made of two constituents which are piezoelectric and magnetic ingredients. Thus, the elastic properties might be variable based upon the percentages of the constituents. Incorporating small scale impacts in regard to nonlocal theory leads to the establishment of the governing equations for the double-curvature nanoshell. Such nanoshell stability will be shown to be affected by composite ingredients. More focus has been paid to the effects of small scale factor, electric voltage and magnetic intensity on stability curves of the nanoshell.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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