형상기억합금 선을 삽입한 복합적층 보의 열좌굴 및 좌굴후 거동을 해석 및 실험적으로 고찰하였다. 균일한 온도분포, 양단고정 상태에서 형상기억합금 선을 삽입한 복합적층 보의 열좌굴 거동을 나타내었고 검토하였다. 삽입한 형상기억합금 선의 형상회복력은 복합적층 보의 열팽창 변형률을 감소시킴으로써 임계좌굴온도를 증가시키고 좌굴후 거동에서 횡방향 변형을 감소시키는 결과를 얻을 수 있었다. 형상회복력이 열좌굴에 미치는 영향을 온도-하중-횡방향 변위의 거동결과에서 세장비, 기하학적 초기결함, 형상기억합금 선의 삽입 위치 등의 설계변수를 고려하여 정량적으로 나타내었다. 온도-횡방향 변형의 결과로부터 임계좌굴온도를 구하는 접선교차점의 방법을 제안하였다. 열좌굴 및 좌굴후 거동에서 실험결과의 해석을 바탕으로 형상회복력이 임계좌굴온도에 미치는 영향을 나타내는 이론적인 식을 제시하였다.
In this work, the thermal buckling characteristics of zigzag single-walled boron nitride (SWBNNT) embedded in a one-parameter elastic medium modeled as Winkler-type foundation are investigated using a nonlocal first-order shear deformation theory (NFSDT). This model can take into account the small scale effect as well as the transverse shear deformation effects of nanotubes. A closed-form solution for nondimensional critical buckling temperature is obtained in this investigation. Further the effect of nonlocal parameter, Winkler elastic foundation modulus, the ratio of the length to the diameter, the transverse shear deformation and rotary inertia on the critical buckling temperature are being investigated and discussed. The results presented in this paper can provide useful guidance for the study and design of the next generation of nanodevices that make use of the thermal buckling properties of boron nitride nanotubes.
In the present study, the thermal buckling analysis of thick anisotropic laminated composite plates is carried out using the finite strip method based on the higher-order shear deformation theory. This theory accounts for the parabolic distribution of the transverse shear strains through the thickness of the plate and for zero transverse shear stresses on the plate surfaces. Therefore, this theory yields improved results over the Mindlin plate theory and eliminates the need for shear correction factors in calculating the transverse shear stiffness. The critical temperatures of simply supported rectangular cross-ply and angle-ply composite laminates are calculated. The effects of several parameters, such as the aspect ratio, the length-to-thickness ratio, the number of plies, fibre orientation and stacking sequence, are investigated.
This paper develops a four-unknown refined plate theory and the Galerkin method to investigate the size-dependent stability behavior of functionally graded material (FGM) under the thermal environment and the FGM having temperature-dependent material properties. In the current study two scale coefficients are considered to examine buckling behavior much accurately. Reuss micromechanical scheme is utilized to estimate the material properties of inhomogeneous nano-size plates. Governing differential equations, classical and non-classical boundary conditions are obtained by utilizing Hamiltonian principles. The results showed the high importance of considering temperature-dependent material properties for buckling analysis. Different influencing parametric on the buckling is studied which may help in design guidelines of such complex structures.
In this paper, thermal-buckling behavior of the functionally graded (FG) nanocomposite plates reinforced with graphene oxide powder (GOP) is studied under three types of thermal loading once the plate is supposed to be rested on a two-parameter elastic foundation. The effective material properties of the nanocomposite plate are considered to be graded continuously through the thickness according to the Halpin-Tsai micromechanical scheme. Four types of GOPs' distribution namely uniform (U), X, V and O, are considered in a comparative way in order to find out the most efficient model of GOPs' distribution for the purpose of improving the stability limit of the structure. The governing equations of the plate have been derived based on a refined higher-order shear deformation plate theory incorporated with Hamilton's principle and solved analytically via Navier's solution for a simply supported GOP reinforced (GOPR) nanocomposite plate. Some new results are obtained by applying different thermal loadings to the plate according to the GOPs' negative coefficient of thermal expansion and considering both Winkler-type and Pasternak-type foundation models. Besides, detailed parametric studies have been carried out to reveal the influences of the different types of thermal loading, weight fraction of GOP, aspect and length-to-thickness ratios, distribution type, elastic foundation constants and so on, on the critical buckling load of nanocomposite plates. Moreover, the effects of thermal loadings with various types of temperature rise are investigated comparatively according to the graphical results. It is explicitly shown that the buckling behavior of an FG nanocomposite plate is significantly influenced by these effects.
일반적으로 가교량은 주형와 강재교각이 강결 연결된 강재 라멘구조를 형성하고 있다. 강재 라멘구조의 경우, 작용하는 하중에 의해 축력 및 휨을 받는 부재/축력 및 휨을 동시에 받는 부재가 발생한다. 본 연구에서는 이러한 부재에 대해서 시스템 좌굴해석을 통하여 가교량 주요부재의 유효길이를 산정하고 이를 이용하여 안정성 해석을 수행한다. 이를 위하여 실제 설계/시공될 수 있는 가교의 6가지 유형을 선택하고, 고정하중, 온도하중 그리고, 활하중조합에 대한 3차원 좌굴설계를 실시한다. 결과적으로 6가지 가교에 대한 사례연구를 통하여 주형 및 교각부의 유효길이 산정법, 3차원 좌굴모드에 대한 고찰, 그리고 2차해석의 효용을 조사한다.
Minggui Zhou;Gongxing Yan;Danping Hu;Haitham A. Mahmoud
Advances in nano research
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제16권6호
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pp.623-638
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2024
This study investigates the thermal post-buckling behavior of concrete eccentric annular sector plates reinforced with graphene oxide powders (GOPs). Employing the minimum total potential energy principle, the plates' stability and response under thermal loads are analyzed. The Haber-Schaim foundation model is utilized to account for the support conditions, while the transform differential quadrature method (TDQM) is applied to solve the governing differential equations efficiently. The integration of GOPs significantly enhances the mechanical properties and stability of the plates, making them suitable for advanced engineering applications. Numerical results demonstrate the critical thermal loads and post-buckling paths, providing valuable insights into the design and optimization of such reinforced structures. This study presents a machine learning algorithm designed to predict complex engineering phenomena using datasets derived from presented mathematical modeling. By leveraging advanced data analytics and machine learning techniques, the algorithm effectively captures and learns intricate patterns from the mathematical models, providing accurate and efficient predictions. The methodology involves generating comprehensive datasets from mathematical simulations, which are then used to train the machine learning model. The trained model is capable of predicting various engineering outcomes, such as stress, strain, and thermal responses, with high precision. This approach significantly reduces the computational time and resources required for traditional simulations, enabling rapid and reliable analysis. This comprehensive approach offers a robust framework for predicting the thermal post-buckling behavior of reinforced concrete plates, contributing to the development of resilient and efficient structural components in civil engineering.
The present article reported the thermal buckling strength of the sandwich shell panel structure and subsequent improvement of the same by embedding shape memory alloy (SMA) fibre via a general higher-order mathematical model in conjunction with finite element method. The geometrical distortion of the panel structure due to the temperature is included using Green-Lagrange strain-displacement relations. In addition, the material nonlinearity of SMA fibre due to the elevated thermal environment also incorporated in the current analysis through the marching technique. The final form of the equilibrium equation is obtained by minimising the total potential energy functional and solved computationally with the help of an original MATLAB code. The convergence and the accuracy of the developed model are demonstrated by solving similar kind of published numerical examples including the necessary input parameter. After the necessary establishment of the newly developed numerical solution, the model is extended further to examine the effect of the different structural parameters (side-to-thickness ratios, curvature ratios, core-to-face thickness ratios, volume fractions of SMA fibre and end conditions) on the buckling strength of the SMA embedded sandwich composite shell panel including the different geometrical configurations.
In this paper, the thermo-mechanical buckling characteristics of functionally graded (FG) size-dependent Timoshenko nanobeams subjected to an in-plane thermal loading are investigated by presenting a Navier type solution for the first time. Material properties of FG nanobeam are supposed to vary continuously along the thickness according to the power-law form and the material properties are assumed to be temperature-dependent. The small scale effect is taken into consideration based on nonlocal elasticity theory of Eringen. The nonlocal governing equations are derived based on Timoshenko beam theory through Hamilton's principle and they are solved applying analytical solution. According to the numerical results, it is revealed that the proposed modeling can provide accurate critical buckling temperature results of the FG nanobeams as compared to some cases in the literature. The detailed mathematical derivations are presented and numerical investigations are performed while the emphasis is placed on investigating the effect of the several parameters such as material distribution profile, small scale effects and aspect ratio on the critical buckling temperature of the FG nanobeams in detail. It is explicitly shown that the thermal buckling of a FG nanobeams is significantly influenced by these effects. Numerical results are presented to serve as benchmarks for future analyses of FG nanobeams.
Abdelhak, Zohra;Hadji, Lazreg;Daouadji, T. Hassaine;Adda Bedia, E.A.
Smart Structures and Systems
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제18권2호
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pp.267-291
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2016
In this research work, an exact analytical solution for thermal buckling analysis of functionally graded material (FGM) sandwich plates with clamped boundary condition subjected to uniform, linear, and non-linear temperature rises across the thickness direction is developed. Unlike any other theory, the number of unknown functions involved is only four, as against five in case of other shear deformation theories. The theory accounts for parabolic distribution of the transverse shear strains, and satisfies the zero traction boundary conditions on the surfaces of the plate without using shear correction factor. A power law distribution is used to describe the variation of volume fraction of material compositions. Equilibrium and stability equations are derived based on the present refined theory. The non-linear governing equations are solved for plates subjected to simply supported and clamped boundary conditions. The thermal loads are assumed to be uniform, linear and non-linear distribution through-the-thickness. The effects of aspect and thickness ratios, gradient index, on the critical buckling are all discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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