This paper develops a nonlocal strain gradient plate model for vibration analysis of graphene sheets under thermal environments. For more accurate analysis of graphene sheets, the proposed theory contains two scale parameters related to the nonlocal and strain gradient effects. Graphene sheet is modeled via a two-variable shear deformation plate theory needless of shear correction factors. Governing equations of a nonlocal strain gradient graphene sheet on elastic substrate are derived via Hamilton's principle. Differential quadrature method (DQM) is implemented to solve the governing equations for different boundary conditions. Effects of different factors such as temperature rise, nonlocal parameter, length scale parameter, elastic foundation and aspect ratio on vibration characteristics a graphene sheets are studied. It is seen that vibration frequencies and critical buckling temperatures become larger and smaller with increase of strain gradient and nonlocal parameter, respectively.
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.
The present study conducts a thorough analysis of thermal vibrations in functionally graded porous nanocomposite beams within a thermal setting. Investigating the temperature-dependent material properties of these beams, which continuously vary across their thickness in accordance with a power-law function, a finite element approach is developed. This approach utilizes a nonlocal strain gradient theory and accounts for a linear temperature rise. The analysis employs four different patterns of porosity distribution to characterize the functionally graded porous materials. A novel two-variable shear deformation beam nonlocal strain gradient theory, based on trigonometric functions, is introduced to examine the combined effects of nonlocal stress and strain gradient on these beams. The derived governing equations are solved through a 3-nodes beam element. A comprehensive parametric study delves into the influence of structural parameters, such as thicknessratio, beam length, nonlocal scale parameter, and strain gradient parameter. Furthermore, the study explores the impact of thermal effects, porosity distribution forms, and material distribution profiles on the free vibration of temperature-dependent FG nanobeams. The results reveal the substantial influence of these effects on the vibration behavior of functionally graded nanobeams under thermal conditions. This research presents a finite element approach to examine the thermo-mechanical behavior of nonlocal temperature-dependent FG nanobeams, filling the gap where analytical results are unavailable.
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.
This paper investigates the size dependent effect on the vibration analysis of a porous nanocomposite viscoelastic plate reinforced by functionally graded-single walled carbon nanotubes (FG-SWCNTs) by considering nonlocal strain gradient theory. Therefore, using energy method and Hamilton's principle, the equations of motion are derived. In this article, the effects of nonlocal parameter, aspect ratio, strain gradient parameter, volume fraction of carbon nanotubes (CNTs), damping coefficient, porosity coefficient, and temperature change on the natural frequency are perused. The innovation of this paper is to compare the effectiveness of each mentioned parameters individually on the free vibrations of this plate and to represent the appropriate value for each parameter to achieve an ideal nanocomposite plate that minimizes vibration. The results are verified with those referenced in the paper. The results illustrate that the effect of damping coefficient on the increase of natural frequency is significantly higher than the other parameters effect, and the effects of the strain gradient parameter and nonlocal parameter on the natural frequency increase are less than damping coefficient effect, respectively. Furthermore, the results indicate that the natural frequency decreases with a rise in the nonlocal parameter, aspect ratio and temperature change. Also, the natural frequency increases with a rise in the strain gradient parameter and CNTs volume fraction. This study can be used for optimizing the industrial and medical designs, such as automotive industry, aerospace engineering and water purification system, by considering ideal properties for the nanocomposite plate.
Ebrahimi, Farzad;Barati, Mohammad Reza;Tornabene, Francesco
Structural Engineering and Mechanics
/
제71권3호
/
pp.257-269
/
2019
This paper develops a nonlocal strain gradient plate model for damping vibration analysis of smart magneto-electro-viscoelastic nanoplates resting on visco-Pasternak medium. For more accurate analysis of nanoplate, the proposed theory contains two scale parameters related to the nonlocal and strain gradient effects. Viscoelastic effect which is neglected in all previous papers on magneto-electro-viscoelastic nanoplates is considered based on Kelvin-Voigt model. Governing equations of a nonlocal strain gradient smart nanoplate on viscoelastic substrate are derived via Hamilton's principle. Galerkin's method is implemented to solve the governing equations. Effects of different factors such as viscoelasticity, nonlocal parameter, length scale parameter, applied voltage and magnetic potential on damping vibration characteristics of a nanoplate are studied.
This study explores the linear and nonlinear solutions of sigmoid functionally graded material (S-FGM) nanoplate with porous effects. A size-dependent numerical solution is established using the strain gradient theory and isogeometric finite element formulation. The nonlinear nonlocal strain gradient is developed based on the Reissner-Mindlin plate theory and the Von-Karman strain assumption. The sigmoid function is utilized to modify the classical functionally graded material to ensure the constituent volume distribution. Two different patterns of porosity distribution are investigated, viz. pattern A and pattern B, in which the porosities are symmetric and asymmetric varied across the plate's thickness, respectively. The nonlinear finite element governing equations are established for bending analysis of S-FGM nanoplates, and the Newton-Raphson iteration technique is derived from the nonlinear responses. The isogeometric finite element method is the most suitable numerical method because it can satisfy a higher-order derivative requirement of the nonlocal strain gradient theory. Several numerical results are presented to investigate the influences of porosity distributions, power indexes, aspect ratios, nonlocal and strain gradient parameters on the porous S-FGM nanoplate's linear and nonlinear bending responses.
Shariati, Ali;Barati, Mohammad Reza;Ebrahimi, Farzad;Singhal, Abhinav;Toghroli, Ali
Advances in nano research
/
제8권4호
/
pp.265-276
/
2020
A study that primarily focuses on nonlocal strain gradient plate model for the sole purpose of vibration examination, for graphene sheets under linearly variable in-plane mechanical loads. To study a better or more precise examination on graphene sheets, a new advance model was conducted which carries two scale parameters that happen to be related to the nonlocal as well as the strain gradient influences. Through the usage of two-variable shear deformation plate approach, that does not require the inclusion of shear correction factors, the graphene sheet is designed. Based on Hamilton's principle, fundamental expressions in regard to a nonlocal strain gradient graphene sheet on elastic half-space is originated. A Galerkin's technique is applied to resolve the fundamental expressions for distinct boundary conditions. Influence of distinct factors which can be in-plane loading, length scale parameter, load factor, elastic foundation, boundary conditions, and nonlocal parameter on vibration properties of the graphene sheets then undergo investigation.
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.
Eyvazian, Arameh;Zhang, Chunwei;Musharavati, Farayi;Khan, Afrasyab;Mohamed, Abdeliazim Mustafa
Advances in nano research
/
제10권3호
/
pp.271-280
/
2021
The present work deals with an investigation on longitudinal wave propagation in nanobeams made of graphene sheets, for the first time. The nanobeam is modelled via a higher-order shear deformation theory accounts for both higher-order and thickness stretching terms. The general nonlocal strain gradient theory including nonlocality and strain gradient characteristics of size-dependency in order is used to examine the small-scale effects. This model has three-small scale coefficients in which two of them are for nonlocality and one of them applied for gradient effects. Hamilton supposition is applied to obtain the governing motion equation which is solved using a harmonic solution procedure. It is indicated that the longitudinal wave characteristics of the nanobeams are significantly influenced by the nonlocal parameters and strain gradient parameter. It is shown that higher nonlocal parameter is more efficient than lower nonlocal parameter to change longitudinal phase velocities, while the strain gradient parameter is the determining factor for their efficiency on the results.
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.