Shariati, Ali;Barati, Mohammad Reza;Ebrahimi, Farzad;Singhal, Abhinav;Toghroli, Ali
Advances in nano research
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v.8
no.4
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pp.265-276
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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.
The following composition establishes a nonlocal strain gradient plate model that is essentially related to mass sensors laying on Winkler-Pasternak medium for the vibrational analysis from graphene sheets. To achieve a seemingly accurate study of graphene sheets, the posited theorem actually accommodates two parameters of scale in relation to the gradient of the strain as well as non-local results. Model graphene sheets are known to have double variant shear deformation plate theory without factors from shear correction. By using the principle of Hamilton, to acquire the governing equations of a non-local strain gradient graphene layer on an elastic substrate, Galerkin's method is therefore used to explicate the equations that govern various partition conditions. The influence of diverse factors like the magnetic field as well as the elastic foundation on graphene sheet's vibration characteristics, the number of nanoparticles, nonlocal parameter, nanoparticle mass as well as the length scale parameter had been evaluated.
Houari, Mohammed Sid Ahmed;Bessaim, Aicha;Bernard, Fabrice;Tounsi, Abdelouahed;Mahmoud, S.R.
Steel and Composite Structures
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v.28
no.1
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pp.13-24
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2018
A size-dependent novel hyperbolic shear deformation theory of simply supported functionally graded beams is presented in the frame work of the non-local strain gradient theory, in which the stress accounts for only the nonlocal strain gradients stress field. The thickness stretching effect (${\varepsilon}_z{\neq}0$) is also considered here. Elastic coefficients and length scale parameter are assumed to vary in the thickness direction of functionally graded beams according to power-law form. The governing equations are derived using the Hamilton principle. The closed-form solutions for exact critical buckling loads of nonlocal strain gradient functionally graded beams are obtained using Navier's method. The derived results are compared with those of strain gradient theory.
We in this paper study nonlinear bending of a functionally graded porous nanobeam subjected to multiple physical load based on the nonlocal strain gradient theory. For more reasonable analysis of nanobeams made of porous functionally graded magneto-thermo-electro-elastic materials (PFGMTEEMs), both constituent materials and the porosity appear gradient distribution in the present expression of effective material properties, which is much more suitable to the actual compared with the conventional expression of effective material properties. Besides the displacement function regarding physical neutral surface is introduced to analyze mechanical behaviors of beams made of FGMs. Then we derive nonlinear governing equations of PFGMTEEMs beams using the principle of Hamilton. To obtain analytical solutions, a two-step perturbation method is developed in nonuniform electric field and magnetic field, and then we use it to solve nonlinear equations. Finally, the analytical solutions are utilized to perform a parametric analysis, where the effect of various physical parameters on static bending deformation of nanobeams are studied in detail, such as the nonlocal parameter, strain gradient parameter, the ratio of nonlocal parameter to strain gradient parameter, porosity volume fraction, material volume fraction index, temperature, initial magnetic potentials and external electric potentials.
In the present article, functionally graded small-scaled plates based on modified strain gradient theory (MSGT) are studied for analyzing the nonlinear bending and post-buckling responses. Von-Karman's assumptions are applied to incorporate geometric nonlinearity and the first-order shear deformation theory is used to model the plates. Modified strain gradient theory includes three length scale parameters and is reduced to the modified couple stress theory (MCST) and the classical theory (CT) if two or all three length scale parameters become zero, respectively. The Ritz method with Legendre polynomials are used to approximate the unknown displacement fields. The solution is found by the minimization of the total potential energy and the well-known Newton-Raphson technique is used to solve the nonlinear system of equations. In addition, numerical results for the functionally graded small-scaled plates are obtained and the effects of different boundary conditions, material gradient index, thickness to length scale parameter and length to thickness ratio of the plates on nonlinear bending and post-buckling responses are investigated and discussed.
This article focuses on the study of the buckling behavior of two-dimensional functionally graded (2D-FG) nanosize tubes, including porosity, based on the first shear deformation and higher-order theory of the tube. The nano-scale tube is simulated using the nonlocal gradient strain theory, and the general equations and boundary conditions are derived using Hamilton's principle for the Zhang-Fu's tube model (as a higher-order theory) and Timoshenko beam theory. Finally, the derived equations are solved using a numerical method for both simply-supported and clamped boundary conditions. A parametric study is performed to investigate the effects of different parameters, such as axial and radial FG power indices, porosity parameter, and nonlocal gradient strain parameters, on the buckling behavior of the bi-dimensional functionally graded porous tube. Keywords: Nonlocal strain gradient theory; buckling; Zhang-Fu's tube model; Timoshenko theory; Two-dimensional functionally graded materials; Nanotubes; Higher-order theory.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.24
no.2
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pp.185-191
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2011
Plastic gradient from geometrically necessary dislocation(GND) can affect material behavior significantly. In this research, mechanical behavior of polycrystalline solid is investigated using the finite element method incorporating plastic gradient from long range dislocation or GND effect. Plastic gradient effect is implemented in the analysis model by considering a long range strain term as well as elastic and plastic terms in the multiplicative decomposition. In the model, gradient hardness coefficient and length parameter are used to evaluate the effect of the long range strains and sensitive study is conducted for the parameters. It is confirmed that the GND amplifies hardening response of polycrystals compared with the single crystal.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.26
no.4
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pp.47-53
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2019
Stiffness-gradient stretchable electronic packages of the soft PDMS/hard PDMS/PTFE structure were processed using the polydimethylsiloxane (PDMS) as the base substrate and the more stiff polytetrafluoroethylene (PTFE) as the island substrate, and their stretchable deformation-resistance characteristics were characterized. The flip-chip joints, formed by bonding the chip bumps of 50 ㎛-diameter onto the PDMS/PTFE substrate pads, exhibited an average contact resistance of 96 mΩ. When the stretchable package of the soft PDMS/hard PDMS/PTFE structure was deformed to 30% elongation, the strain on the PTFE was restrained to 1%, resulting in a negligible resistance increase of 1% in the daisy-chain circuit formed on the PTFE island substrate. The circuit resistance increased for 1.7% after 2,500 cycles of 0~30% stretchable deformation.
In this paper, the static behavior of bi-directional functionally graded (FG) non-uniform thickness circular plate resting on quadratically gradient elastic foundations (Winkler-Pasternak type) subjected to axisymmetric transverse and in-plane shear loads is carried out by using state-space and differential quadrature methods. The governing state equations are derived based on 3D theory of elasticity, and assuming the material properties of the plate except the Poisson's ratio varies continuously throughout the thickness and radius directions in accordance with the exponential and power law distributions. The stresses and displacements distribution are obtained by solving state equations. The effects of foundation stiffnesses, material heterogeneity indices, geometric parameters and loads ratio on the deformation and stress distributions of the FG circular plate are investigated in numerical examples. The results are reported for the first time and the new results can be used as a benchmark solution for future researches.
This article covers the fundamentals of stress-induced diffusion, focusing on the theoretical model for hydrogen transport through self-stressed electrode. First, the relationship between hydrogen diffusion and macroscopic deformation of the electrode specimen was briefly introduced, and then it was classified into the diffusion-elastic and elasto-diffusive phenomena. Next, the transport equation for the flux of hydrogen caused simultaneously by both the concentration gradient and the stress gradient was theoretically derived. Finally, stress-induced diffusion was discussed on the basis of the numerical solutions to the derived transport equation under the permeable and impermeable boundary conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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