Ismail Esen;Mashhour A. Alazwari;Khalid H. Almitani;Mohamed A Eltaher;A. Abdelrahman
Advances in nano research
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제14권5호
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pp.475-493
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2023
In the context of nonclassical nonlocal strain gradient elasticity, this article studies the free and forced responses of functionally graded material (FGM) porous nanoplates exposed to thermal and magnetic fields under a moving load. The developed mathematical model includes shear deformation, size-scale, miscorstructure influences in the framework of higher order shear deformation theory (HSDT) and nonlocal strain gradient theory (NSGT), respectively. To explore the porosity effect, the study considers four different porosity models across the thickness: uniform, symmetrical, asymmetric bottom, and asymmetric top distributions. The system of quations of motion of the FGM porous nanoplate, including the effects of thermal load, Lorentz force, due to the magnetic field and moving load, are derived using the Hamilton's principle, and then solved analytically by employing the Navier method. For the free and forced responses of the nanoplate, the effects of nonlocal elasticity, strain gradient elasticity, temperature rise, magnetic field intensity, porosity volume fraction, and porosity distribution are analyzed. It is found that the forced vibrations of FGM porous nanoplates under thermal and live loads can be damped by applying a directed magnetic field.
The standard numerical approximation of structural displacement field leads to the thickness-wise transverse shear stress distributions which are quite different from the exact ones. To overcome this inherent problem, an effective and reliable post-processing method is presented based on the strain recovery and the stress equilibrium, particularly for functionally graded cylindrical and conical elastic panels. The present method is developed in the framework of locking-free 2-D natural element method. Through the recovery of displacement component-wise derivatives, the element-wise discontinuous in-plane strain distributions are enhanced to be globally continuous and smoothened. And, using the continuous in-plane strains, the troublesome poor transverse shear stress distributions are enhanced through the thickness-wise integration of static equilibrium equations. The validity of present post-processing method is verified through the comparison with the reference solutions. In addition, the comparative experiments are also performed to investigate the difference between the present method and other available post-processing methods. The numerical results confirm that the present method provides the accurate transverse shear stress distributions which are consistent with the reference solutions and much better than other available methods.
유연 솔더가 실장된 패키지와 무연 솔더가 실장된 패키지의 온도에 따른 변형 거동은 솔더 자체의 물성치 뿐만 아니라 패키지를 구성하는 재료의 물성치에도 큰 영향을 받는다고 알려져 있다. 본 논문에서는 스트레인 게이지의 온도특성을 이용하여 미지 재료의 열팽창계수를 결정하는 방법을 정립하고, 반도체 패키지 몰딩 화합물의 열팽창계수를 실험적으로 구하였다. 탄소강과 알루미늄 시편을 기준 시편으로 사용하고 스트레인 게이지 측정을 통하여 온도에 따른 유연 솔더용 몰딩 화합물과 무연 솔더용 몰딩 화합물의 열팽창계수를 구하고, 무아레 간섭계를 이용하여 비접촉적으로 열팽창 계수를 측정하여 결과를 비교하였다. 기준 시편에 따른 두 가지 스트레인 게이지 실험 결과와 무아레 실험 결과가 잘 일치하여서 실험방법에 신뢰성이 있는 것을 보였다. 유연 솔더용 몰딩 화합물의 경우에는 열팽창계수가 온도에 관계없이 약 $15.8ppm/^{\circ}C$로 측정되었고, 무연 솔더용의 경우에는 $100^{\circ}C$이하의 온도에서 몰딩 화합물의 열팽창계수는 약 $9.9ppm/^{\circ}C$이었으나 $100^{\circ}C$이상에서는 온도가 증가함에 따라 열팽창계수가 급격하게 증가되어 $130^{\circ}C$에서는 $15.0ppm/^{\circ}C$의 값을 가졌다.
(Bi1/2Na1/2)TiO3(BNT) piezoelectric ceramics are one of the promising materials that can replace Pb(Zr, Ti)O3(PZT) piezoelectric ceramics due to the high electromechanical strain properties. However, it is still difficult to use practical applications because the required electric field for inducing electromechanical strain is relatively higher than that of PZT ceramics. To overcome this problem, it has been intensively studied on doping impurity or modifying other ABO3 for BNT-based piezoelectric ceramics. Therefore, this study investigated the effects of La2O3 doping on the phase transition behavior and electromechanical strain properties in BNT-SrTiO3 (BNT-ST) lead-free piezoelectric ceramics. In the case of the temperature-dependent dielectric properties, it was confirmed that a phase transition from ferroelectrics to relaxors is induced with increasing La2O3 content. As a result, the electromechanical strain properties of BNT-ST ceramics were improved. The highest Smax/Emax value corresponding to 300 pm/V was obtained at 2 mol% La2O3-dopped BNT-ST ceramics. Accordingly, this study successfully demonstrated that La2O3 doping is effective on the inducing phase transition from ferroelectrics to relaxors and the improving electromechanical strain properties of BNT-ST lead-free piezoelectric ceramics.
The nonlinear free vibration of a nanorod subjected to finite strain is investigated. The governing equation of motion in material configuration in terms of displacement is determined. By means of Galerkin method, the Fourier series solutions satisfying some typical boundary conditions are determined. The amplitude-frequency relationship and interaction between the modes are studied. The effects of nonlocal elasticity are shown for different length of nanotubes and nonlocal parameter. The results show that nonlocal effects lead to additional internal modal interaction for nanorod vibrations.
A new strain analysis model, so called the stress matched model, in an epitaxial multilayer system is proposed. The model makes it possible to know the strain, the stress, the elastic strain energy in each epitaxial layer. Analytical formulas of strain parameters in each epitaxial layer are derived under assumptions that the substrate thickness is finite and the in-plane lattice constant is the same for all epitaxial layers for dislocation free growth. As an example, the model is applied to a 405nm InGaN/InGaN multiple quantum well laser diode. Analysis result shows that AlxGa1-xN layer with Al mole fraction of 0.06 and the thickness of 6${\mu}m$ is one of good templates for a laser. In fact, this layer structure coincides with experimentally optimized one.
Mechanical properties of the materials used for transportations and industrial machinery under high strain rate loading conditions such as high impact loading are required to provide appropriate safety assessment to varying dynamically leaded mechanical structures. The Split Hopkinson Pressure Bar(SHPB) technique with a special experimental apparatus can be used to obtain the material behavior under high strain rate ]ending conditions. In this paper, the dynamic deformation behavior of a brass under both high strain rate compressive loading conditions has been determined using the SHPB technique.
The growth-strain method was used for shape optimization of multi-connected structures. It was verified that the growth-strain method is very effective for shape optimization of structures with only one free surface to be deformed. But it could not provide reasonable optimized shape for multi-connected structures, when the growth-strain method is applied as it is. The purpose of this study is to improve the growth-strain method for shape optimization of multi-connected two- and three- dimensional structures. In order to improve, the problems that occurred as the growth-strain method was applied to multi-connected structures were examined, and then the improved method was suggested. The effectiveness and practicality of the developed shape optimization system was verified by numerical examples.
탈질화 균주인 Paracoccus denitrificans를 이용한 탈질화 공정에 있어서 탈질 효율의 증대를 위해 선행 연구를 바탕으로 화학적 permeabilization 처리 후 균주를 고정화시키는 방법을 이용하였다. 반응기는 이상적인 CSTR을 도입하여 free cell reactor와 immobilized cell reactor 그리고 permeabilized and immobilized cell reactor의 세 가지 형태의 실험을 실시하였으며, 탈질효율의 비교를 위해 M-M 식을 적용시켰다. 각 반응기의 체류시간에 따른 탈질 효과는 permeabilized and immobilized cell reactor가 가장 우수하였으며 또한 반응 평형에도 다른 두 반응기에 비해 빨리 도달하는 것으로 나타났다.
Soybean [Glycine max (L.) Merr.] seed is an important dietary source of protein, oil, carbohydrate, isoflavone and other various nutrients for humans and animals. However, there are anti-nutritional factors in the raw mature soybeans. Kunitz trypsin inhibitor (KTI) protein and stachyose are the main anti-nutritional factors in soybean seed. The ${\alpha}^{\prime}$-subunit of ${\beta}$-conglycinin protein exhibit poor nutritional and food processing properties. The genetic removal of the KTI and ${\alpha}^{\prime}$-subunit proteins will improve the nutritional value of the soybean seed. The objective of this research was to develop a new soybean strain with KTI and ${\alpha}^{\prime}$-subunit protein free ($titicgy_1cgy_1$ genotype) and proper agronomic traits. A breeding population was developed from the cross of the Bl-1 and 15G1 parents. A total of 168 $F_2$ seeds from the cross of the BL-1 and 15G1 parents were obtained. The segregation ratios of 9: 3: 3: 1 ($104Ti\_Cgy_{1\_}:\;30Ti\_cgy_1cgy_1:\;21cgy_1cgy_1Ti\_:\;13titicgy_1cgy_1$) between the Ti and $Cgy_1$ genes in the $F_2$ seeds were observed (${\chi}^2=5.12$, P=0.5-0.10). Two $F_4$ plant strains with proper agronomical traits and $titicgy_1cgy_1$ genotype (free of both KTI and ${\alpha}^{\prime}$-subunit protein) were selected and harvested. 2 strains (S1 and S2) had yellow seed coats and hilum. The plant height of the S1 strain was 65 centimeters. The 100-seed weight was 29.2 g. The plant height of the S2 strain was 66 centimeters and 100-seed weight was 26.2 g. The two strains selected in this research will be used to improve the new cultivar that will be free of the KTI and ${\alpha}^{\prime}$-subunit proteins.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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