In this paper, vibration characteristics of double-walled carbon nanotubes (CNTs) is studied based upon nonlocal elastic shell theory. The significance of small scale is being perceived by developing nonlocal Love shell model. The wave propagation approach has been utilized to frame the governing equations as eigen value system. The influence of nonlocal parameter subjected to diverse end supports has been overtly analyzed. An appropriate selection of material properties and nonlocal parameter has been considered. The influence of changing mechanical parameter Poisson's ratio has been investigated in detail. The dominance of boundary conditions via nonlocal parameter is shown graphically. The results generated furnish the evidence regarding applicability of nonlocal shell model and also verified by earlier published literature.
Hussain, Muzamal;Naeem, Muhammad Nawaz;Tounsi, Abdelouahed;Taj, Muhammad
Advances in nano research
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v.7
no.6
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pp.431-442
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2019
Vibration analysis of carbon nanotubes (CNTs) is very essential field owing to their many promising applications in tiny instruments. In current study, the Eringen's nonlocal elasticity theory with clamped-clamped and clamped-free end conditions is utilized for the vibration analysis of armchair and zigzag SWCNTs. The Fourier method is utilized to solve the ordinary differential equation. The motion equation for this system is developed using a novel wave propagation method. Complex exponential functions have been used and the axial model depends on BCs that has been described at the edges of CNTs. The behavior of different nonlocal parameters is considered to find the vibrational frequency of SWCNTs. It is exhibited that the effect of frequencies against aspect ratio by varying the bending rigidity. It has been investigated that by increasing the nonlocal parameter decreases the frequencies and on increasing the aspect ratio increases the frequencies for both the tubes. To generate the fundamental natural frequencies of SWCNTs, computer software MATLAB engaged. The numerical results are validated with existing open text. Since the percentage of error is negligible, the model has been concluded as valid.
Alazwari, Mashhour A.;Esen, Ismail;Abdelrahman, Alaa A.;Abdraboh, Azza M.;Eltaher, Mohamed A.
Advances in nano research
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v.12
no.3
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pp.231-251
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2022
Dynamic behavior of temperature-dependent Reddy functionally graded (RFG) nanobeam subjected to thermomagnetic effects under the action of moving point load is carried out in the present work. Both symmetric and sigmoid functionally graded material distributions throughout the beam thickness are considered. To consider the significance of strain-stress gradient field, a material length scale parameter (LSP) is introduced while the significance of nonlocal elastic stress field is considered by introducing a nonlocal parameter (NP). In the framework of the nonlocal strain gradient theory (NSGT), the dynamic equations of motion are derived through Hamilton's principle. Navier approach is employed to solve the resulting equations of motion of the functionally graded (FG) nanoscale beam. The developed model is verified and compared with the available previous results and good agreement is observed. Effects of through-thickness variation of FG material distribution, beam aspect ratio, temperature variation, and magnetic field as well as the size-dependent parameters on the dynamic behavior are investigated. Introduction of the magnetic effect creates a hardening effect; therefore, higher values of natural frequencies are obtained while smaller values of the transverse deflections are produced. The obtained results can be useful as reference solutions for future dynamic and control analysis of FG nanobeams reinforced nanocomposites under thermomagnetic effects.
Nonlinear internal modals interactions analysis of axially functionally graded nanorods is evaluated on the basis of nonlocal elasticity theory and Rayleigh beam model for the first time. Functionally graded materials can be determined as nonhomogeneous composites which are obtained by combining of two various materials in order to get a new ideal material. In this research, material properties of nanorods are supposed to be calmly varied along the axial direction. Hamilton's principle is used to derive the equations with consideration of Von-Kármán's geometrically nonlinearity. Harmonic Differential Quadrature (HDQ) and Multiple Scale (MS) solution techniques are used to derive an approximate-analytic solution to the linear and nonlinear free axial vibration problem of non-classical nanorods for clamped-clamped and clamped-free boundary conditions. A parametric study is carried out to indicate the effects of index of AFG, aspect ratio, mode number, internal resonances and nonlinear amplitude on nonlinear nonlocal frequencies of axially functionally graded nanorods. Also, the effects of nonlocal and nonlinear coefficients and AFG index on relationships of internal resonances have been investigated. The presented theatrical-semi analytical model has the ability to predict very suitable results for extracting the internal modal interactions in the AFG nanorod.
Ebrahimi, Farzad;Barati, Mohammad Reza;Zenkour, Ashraf M.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.18
no.2
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pp.255-269
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2017
Free vibration analysis is presented for a simply-supported, functionally graded piezoelectric (FGP) nanobeam embedded on elastic foundation in the framework of third order parabolic shear deformation beam theory. Effective electro-mechanical properties of FGP nanobeam are supposed to be variable throughout the thickness based on power-law model. To incorporate the small size effects into the local model, Eringen's nonlocal elasticity theory is adopted. Analytical solution is implemented to solve the size-dependent buckling analysis of FGP nanobeams based upon a higher order shear deformation beam theory where coupled equations obtained using Hamilton's principle exist for such beams. Some numerical results for natural frequencies of the FGP nanobeams are prepared, which include the influences of elastic coefficients of foundation, electric voltage, material and geometrical parameters and mode number. This study is motivated by the absence of articles in the technical literature and provides beneficial results for accurate FGP structures design.
Khadir, Adnan I.;Daikh, Ahmed Amine;Eltaher, Mohamed A.
Advances in nano research
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v.11
no.6
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pp.621-640
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2021
Effect of thickness stretching on mechanical behavior of functionally graded (FG) carbon nanotubes reinforced composite (CNTRC) laminated nanoplates resting on elastic foundation is analyzed in this paper using a novel quasi 3D higher-order shear deformation theory. The key feature of this theoretical formulation is that, in addition to considering the thickness stretching effect, the number of unknowns of the displacement field is reduced to four, and which is more than five in the other models. Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are the reinforced elements and are distributed with four power-law functions which are, uniform distribution, V-distribution, O-distribution and X-distribution. To cover various boundary conditions, an analytical solution is developed based on Galerkin method to solve the governing equilibrium equations by considering the nonlocal strain gradient theory. A modified two-dimensional variable Winkler elastic foundation is proposed in this study for the first time. A parametric study is executed to determine the influence of the reinforcement patterns, power-law index, nonlocal parameter, length scale parameter, thickness and aspect ratios, elastic foundation, thermal environments, and various boundary conditions on stresses, displacements, buckling loads and frequencies of the CNTRC laminated nanoplate.
Bouadi, Abed;Bousahla, Abdelmoumen Anis;Houari, Mohammed Sid Ahmed;Heireche, Houari;Tounsi, Abdelouahed
Advances in nano research
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v.6
no.2
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pp.147-162
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2018
A new nonlocal higher order shear deformation theory (HSDT) is developed for buckling properties of single graphene sheet. The proposed nonlocal HSDT contains a new displacement field which incorporates undetermined integral terms and contains only two variables. The length scale parameter is considered in the present formulation by employing the nonlocal differential constitutive relations of Eringen. Closed-form solutions for critical buckling forces of the graphene sheets are obtained. Nonlocal elasticity theories are used to bring out the small scale influence on the critical buckling force of graphene sheets. Influences of length scale parameter, length, thickness of the graphene sheets and shear deformation on the critical buckling force have been examined.
Vibration of axially functionally graded nano-rods and beams is investigated. It is assumed that the material properties change along the rod and beam length. The Ritz method with algebraic polynomials is used in the formulation of the problems. Stress gradient elasticity theory is utilized in order to include the nonlocal effects. Frequencies are obtained for different boundary conditions, geometrical and material properties. Nonlocal parameter is assumed as changing linearly or quadratically along the length of the nanostructure. Frequencies are compared to constant nonlocal parameter cases and considerable differences are observed between constant and variable nonlocal parameter cases. Mode shapes in various cases are depicted in order to explain the effects of axial grading.
Asghar, Sehar;Naeem, Muhammad N.;Hussain, Muzamal;Taj, Muhammad;Tounsi, Abdelouahed
Computers and Concrete
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v.25
no.2
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pp.133-144
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2020
This paper aims to study vibration characteristics of chiral and zigzag double-walled carbon nanotubes entrenched on Donnell shell model. The Eringen's nonlocal elastic equations are being combined with Donnell shell theory to observe small scale response. Wave propagation is proposed technique to establish field equations of model subjected to four distinct end supports. A nonlocal model has been formulated to explore the frequency spectrum of both chiral and zigzag double-walled CNTs along with diversity of indices and nonlocal parameter. The significance of scale effect in relevance of length-to-diameter and thickness- to- radius ratios are discussed and displayed in detail. The numerical solution based on this nonlocal Donnell shell model can be further used to predict other frequency phenomena of double-walled and multi-walled CNTs.
Alghamdi, Sami;Hussain, Muzamal;Khadimallah, Mohamed A.;Asghar, Sehar;Ghandourah, Emad;Alzahrani, Ahmed Obaid M.;Alzahrani, M.A.
Steel and Composite Structures
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v.42
no.3
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pp.353-361
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2022
In this study, an estimation regarding nonlocal shell model based on wave propagation approach has been considered for vibrational behavior of the double walled carbon nanotubes with distinct nonlocal parameters. Vibrations of double walled carbon nanotubes for chiral indices (8, 3) have been analyzed. The significance of small scale is being perceived by developing nonlocal Love shell model. The influence of changing mechanical parameter Poisson's ratio has been investigated in detail. The dominance of boundary conditions via nonlocal parameter is shown graphically. It is found that on increasing the Poisson's ratio, the frequencies increases. It is noted that the frequencies of clamped-clamped frequencies are higher than that of simply-supported and clamped-free edge conditions. The outcomes of frequencies are tested with earlier computations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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