An analytical investigation has been performed on the mechanical performance of waves propagated in a Single-Layered Graphene Sheet (SLGS) when an In-plane Varying Bending (IVB) load is interacted. It has been supposed that the Graphene Sheet (GS) is located on an elastic medium. Employing a two-parameter elastic foundation, the effects of elastic substrate on the GS behavior are modeled. Besides, the kinematic equations are derived by the means of a trigonometric two-variable refined plate theory. Moreover, in order to indicate the size-dependency of the SLGS, a Nonlocal Strain Gradient Theory (NSGT) was considered. The nonlocal governing differential equations are achieved in the framework of Hamilton's Principle (HP). Also, an analytical approach was used to detect the unknowns of the final eigenvalue equation. Finally, the effects of each parameters using some dispersion charts were determined.
Reduced graphene oxide (rGO) is one of the derivatives of graphene, which has drawn some experimental research interests in recent years however, numerical research studying the mechanical behaviors of composites made of rGO has not been taken into consideration yet. The objective of this research is to investigate the buckling, and free vibration of functionally graded reduced graphene oxide reinforced nanocomposite (FG rGORC) plates employing isogeometric analysis (IGA). The effective Young's modulus of rGORC is determined based onthe Halpin-Tsai model. Four different FG distribution types of rGO are considered varying across plate thickness. Besides, the refined plate theory is used based on Reddy's third-order function. To capture the size effect, modified couple stress theory (MCST) is employed. A comprehensive study is provided examining the effect of various parameters including rGO weight fraction, FG distribution types, boundary conditions, material length scale parameter, etc. Our obtained results show that the addition of only 1% of uniformly distributed rGO into epoxy plates leads to the fundamental frequency and critical buckling load 18% and 39% higher than those of pure epoxy plates, respectively.
Aman Garg;Simmi Gupta;Hanuman D. Chalak;Mohamed-Ouejdi Belarbi;Abdelouahed Tounsi;Li Li;A.M. Zenkour
Advances in materials Research
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제12권1호
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pp.43-65
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2023
Free vibration analysis of power law and sigmoidal sandwich plates made up of functionally graded materials (FGMs) has been carried out using finite element based higher-order zigzag theory. The present model satisfies all-important conditions such as transverse shear stress-free conditions at the plate's top and bottom surface along with continuity condition for transverse stresses at the interface. A Nine-noded C0 finite element having eleven degrees of freedom per node is used during the study. The present model is free from the requirement of any penalty function or post-processing technique and hence is computationally efficient. The present model's effectiveness is demonstrated by comparing the present results with available results in the literature. Several new results have been proposed in the present work, which will serve as a benchmark for future works. It has been observed that the material variation law, power-law exponent, skew angle, and boundary condition of the plate widely determines the free vibration behavior of sandwich functionally graded (FG) plate.
The purpose of this study is to develop collaboration scripts as an instructional means to facilitate argumentation in computer-supported collaborative learning, and to analyze their effects. To develop collaboration scripts for argumentation, researchers used activity theory as a conceptual framework and refined the design principles by design-based research. Using LAMS, collaboration scripts for argumentation were developed based on the ArgueGraph. To examine their effects, 72 participants were divided into two groups by internal scripts and randomly allocated to one of three external scripts. Applying mixed methods, researchers analyzed argumentation competence related to the cognitive aspect, examined self-efficacy related to the motivational aspect, and identified the factors influencing collaborative learning processes and outcomes. Researchers found that the internal script is a critical factor to determine the dimensions, degrees, and duration of improvement in argumentation competence. That is, learners with higher internal scripts improved highly in the quality of single arguments, while learners with lower internal scripts improved continuously in the quality of argumentation sequences. The effects of the external scripts varied with the internal script levels and supporting periods. Besides, collaboration scripts for argumentation had positive effects on learners' self-efficacy, and learners with higher internal scripts had better self-efficacy. The factors influencing collaborative learning processes and outcomes showed different results depending on the learning context. Therefore, when scripting learner's interaction in CSCL, researchers should design the scripts adaptable to a natural context of activities.
According to Korean's geographical features of Taek Li Ji, the best location for human settlements is on the vicinity of a stream among a stream, an river and a sea, and not far from a ridge. The researcher chose one of best village which is called Yougokmaeul in Bonghwa-Gun, Kyungsang-Do. This village was created a gathering village with the same surname, can be translated as a hen and the front mountain can be seen as a rooster in the view of the shape of geographical features. As it were, the shape of this village and the cultivated land seems to be an egg inside a nest of a parent's chicken in the respect of the analogy of the theory of P'ungsuchiri which is known as Feng Shui in China and geomancy in the western world, and to effect the defensive psychology of the living environment in the terrain inland. This village is the studying place, Suckchunjungsa as the lecturing and studying place for their following students within the Chunghadonchun, the studying Yougok village, and even the ritual place performing ancestral sacrifices and the first incoming ancestor's graves in the same geographical system. The house site of the first incoming resident is surrounded the countian and is located in the front of Backsulryount which is the main mountain through Moonsu-san in the branch mountain of Korean's mountain system. Backsulryoung which is to be seen as the white peak, is symbolized the head of a hen which is to relate to a mysterious turtle in the view of P'ungsuchiri. And the pavilion which is called Chungamjung is sited on the rock of a shape of turtle which is symbolized to live longer. In the section of the mountain and water, Lee Jung Hwan mentioned a living place near the mountain stream is the best residential area and a landscape which is composed by a stream between mountains make a pleasure spirit and a bright feeling and make a refined person. If one can reach in the graceful mountain make a pleasure split and a bright feeling and make a refined person. If one can reach in the graceful mountain half day away, this kind of place must be a best living residential area to live. But this village was structured all in one place. And one of the ideas tangibly reflected in traditional Korean society's view of life and nature is the seclusion based on the Taoism. This kind of a dreamy thoughts make a dream to keep the paradise in our ancestors' mind. This kind of utopia is Chunghadonchun which is structured 5 aspects from the utopian gate near the Samgaesuewon to the village. These 5aspects is expressed by some Confucian thoughts as a small cosmos individually. On the third aspects which is the center among these aspects, the Suckchunjungsa which was made a seclusion place to devoting himself to his studies with refined tastes. The word of Jiju-am, Gangpung-dae, Jaewol-dae and Biryoung-pock are all expressed to cultivate one's moral character and to seek the truth by the Confucius'theory through the nature.
In this paper, a new displacement field based on quasi-3D hybrid-type higher order shear deformation theory is developed to analyze the static and dynamic response of exponential (E), power-law (P) and sigmoïd (S) functionally graded beams. Novelty of this theory is that involve just three unknowns with including stretching effect, as opposed to four or even greater numbers in other shear and normal deformation theories. It also accounts for a parabolic distribution of the transverse shear stresses across the thickness, and satisfies the zero traction boundary conditions at beams surfaces without introducing a shear correction factor. The beam governing equations and boundary conditions are determined by employing the Hamilton's principle. Navier-type analytical solutions of bending and free vibration analysis are provided for simply supported beams subjected to uniform distribution loads. The effect of the sigmoid, exponent and power-law volume fraction, the thickness stretching and the material length scale parameter on the deflection, stresses and natural frequencies are discussed in tabular and graphical forms. The obtained results are compared with previously published results to verify the performance of this theory. It was clearly shown that this theory is not only accurate and efficient but almost comparable to other higher order shear deformation theories that contain more number of unknowns.
Attia, Amina;Bousahla, Abdelmoumen Anis;Tounsi, Abdelouahed;Mahmoud, S.R.;Alwabli, Afaf S.
Structural Engineering and Mechanics
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제65권4호
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pp.453-464
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2018
In this paper, an efficient higher-order shear deformation theory is presented to analyze thermomechanical bending of temperature-dependent functionally graded (FG) plates resting on an elastic foundation. Further simplifying supposition are made to the conventional HSDT so that the number of unknowns is reduced, significantly facilitating engineering analysis. These theory account for hyperbolic distributions of the transverse shear strains and satisfy the zero traction boundary conditions on the surfaces of the plate without using shear correction factors. Power law material properties and linear steady-state thermal loads are assumed to be graded along the thickness. Nonlinear thermal conditions are imposed at the upper and lower surface for simply supported FG plates. Equations of motion are derived from the principle of virtual displacements. Analytical solutions for the thermomechanical bending analysis are obtained based on Fourier series that satisfy the boundary conditions (Navier's method). Non-dimensional results are compared for temperature-dependent FG plates and validated with those of other shear deformation theories. Numerical investigation is conducted to show the effect of material composition, plate geometry, and temperature field on the thermomechanical bending characteristics. It can be concluded that the present theory is not only accurate but also simple in predicting the thermomechanical bending responses of temperature-dependent FG plates.
In this paper, a new refined quasi-three-dimensional (3D) shear deformation theory for the bending analysis of functionally graded plate is presented. The number of unknown functions involved in this theory is only four against five or more in the case of the other shear and normal deformation theories. Due to its quasi-3D nature, the stretching effect is taken into account in the formulation of governing equations. In addition, the effect of different micromechanical models on the bending response of these plates is studied. Various micromechanical models are used to evaluate the mechanical characteristics of the FG plates whose properties vary continuously across the thickness according to a simple power law. The present theory accounts for both shear deformation and thickness stretching effects by a parabolic variation of displacements across the thickness, and the zero traction boundary conditions on the top and bottom surfaces of the plate without using shear correction factors. The problem is solved for a plate simply supported on its edges and the Navier solution is used. The results of the present method are compared with others from the literature where a good agreement has been found. A detailed parametric study is presented to show the effect of different micromechanical models on the flexural response of a simply supported FG plates.
In the present work the dynamic analysis of the functionally graded rectangular nanoplates is studied. The theory of nonlocal elasticity based on the quasi 3D high shear deformation theory (quasi 3D HSDT) has been employed to determine the natural frequencies of the nanosize FG plate. In HSDT a cubic function is employed in terms of thickness coordinate to introduce the influence of transverse shear deformation and stretching thickness. The theory of nonlocal elasticity is utilized to examine the impact of the small scale on the natural frequency of the FG rectangular nanoplate. The equations of motion are deduced by implementing Hamilton's principle. To demonstrate the accuracy of the proposed method, the calculated results in specific cases are compared and examined with available results in the literature and a good agreement is observed. Finally, the influence of the various parameters such as the nonlocal coefficient, the material indexes, the aspect ratio, and the thickness to length ratio on the dynamic properties of the FG nanoplates is illustrated and discussed in detail.
This paper presents an analytical hyperbolic theory based on the refined shear deformation theory for mechanical stability analysis of the simply supported advanced composites plates (exponentially, sigmoidal and power-law graded) under triangular, trapezoidal and uniform uniaxial and biaxial loading. The developed model ensures the boundary condition of the zero transverse stresses at the top and bottom surfaces without using the correction factor as first order shear deformation theory. The mathematical formulation of displacement contains only four unknowns in which the transverse deflection is divided to shear and bending components. The current study includes the effect of the geometric imperfection of the material. The modeling of the micro-void presence in the structure is based on the both true and apparent density formulas in which the porosity will be dense in the mid-plane and zero in the upper and lower surfaces (free surface) according to a logarithmic function. The analytical solutions of the uniaxial and biaxial critical buckling load are determined by solving the differential equilibrium equations of the system with the help of the Navier's method. The correctness and the effectiveness of the proposed HyRPT is confirmed by comparing the results with those found in the open literature which shows the high performance of this model to predict the stability characteristics of the FG structures employed in various fields. Several parametric analyses are performed to extract the most influenced parameters on the mechanical stability of this type of advanced composites plates.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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