This paper addresses temperature-dependent nonlinear vibration and instability of embedded functionally graded (FG) pipes conveying viscous fluid-nanoparticle mixture. The surrounding elastic medium is modeled by temperature-dependent orthotropic Pasternak medium. Reddy third-order shear deformation theory (RSDT) of cylindrical shells are developed using the strain-displacement relations of Donnell theory. The well known Navier-Stokes equation is used for obtaining the applied force of fluid to pipe. Based on energy method and Hamilton's principal, the governing equations are derived. Generalized differential quadrature method (GDQM) is applied for obtaining the frequency and critical fluid velocity of system. The effects of different parameters such as mode numbers, nonlinearity, fluid velocity, volume percent of nanoparticle in fluid, gradient index, elastic medium, boundary condition and temperature gradient are discussed. Numerical results indicate that with increasing the stiffness of elastic medium and decreasing volume percent of nanoparticle in fluid, the frequency and critical fluid velocity increase. The presented results indicate that the material in-homogeneity has a significant influence on the vibration and instability behaviors of the FG pipes and should therefore be considered in its optimum design. In addition, fluid velocity leads to divergence and flutter instabilities.
The main purpose of this study is to characterize the size-dependent strain rate sensitivity in structural steel using the continue stiffness measurement (CSM) indentation. A series of experiments, such as CSM indentation and optical microscope examination, has been performed at the room temperature at different rate conditions. The results indicated that indentation hardness, strain rate, and flow stress showed size-dependent behavior. The dependency of indentation hardness, strain rate, and flow stress on the indentation size was attributed to the transition of the dislocation nucleation rate and the dislocation behaviors during the indentation process. Since both hardness and strain rate showed the size-dependent behavior, SRS tended to depend on the indentation depth. The results indicated that the SRS was quite high over 2.0 at the indentation depth of 240 nm and quickly dropping to 0.08, finally around 0.046 at large indents. The SRS values at large indentations strongly agree with the general range reported for several types of low-carbon steel in the literature (Chatfield and Rote 1974, Nguyen et al. 2018b, Luecke et al. 2005). The results from the present study can be used in both static and dynamic analyses of structures as well as to assess and understand the deformation mechanism and the stress-state of material underneath the indenter tip during the process of the indentation testing.
The present study conducts a thorough analysis of thermal vibrations in functionally graded porous nanocomposite beams within a thermal setting. Investigating the temperature-dependent material properties of these beams, which continuously vary across their thickness in accordance with a power-law function, a finite element approach is developed. This approach utilizes a nonlocal strain gradient theory and accounts for a linear temperature rise. The analysis employs four different patterns of porosity distribution to characterize the functionally graded porous materials. A novel two-variable shear deformation beam nonlocal strain gradient theory, based on trigonometric functions, is introduced to examine the combined effects of nonlocal stress and strain gradient on these beams. The derived governing equations are solved through a 3-nodes beam element. A comprehensive parametric study delves into the influence of structural parameters, such as thicknessratio, beam length, nonlocal scale parameter, and strain gradient parameter. Furthermore, the study explores the impact of thermal effects, porosity distribution forms, and material distribution profiles on the free vibration of temperature-dependent FG nanobeams. The results reveal the substantial influence of these effects on the vibration behavior of functionally graded nanobeams under thermal conditions. This research presents a finite element approach to examine the thermo-mechanical behavior of nonlocal temperature-dependent FG nanobeams, filling the gap where analytical results are unavailable.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.6
no.1
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pp.43-53
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2002
Current torsional provisions focus n restricting torsional effect of asymmetric wall structures by proportioning strength of wall based on the traditional assumption that stiffness and strength are independent. Recent studies have pointed out that stiffness of structural wall is dependent on the strength. This implies that actual stiffness of walls can be determined only after torsional design is finished and current torsional provisions may result in significant errors. To overcome this shortcoming, this paper proposes deformation based torsional design for asymmetric wall structures. Contrary to the current torsional provisions, deformation-based torsional design uses displacement and rotation angle as design parameters and calculates base shear for inelastic torsional response directly. Main purpose of deformation based torsional design is not to restrict torsional response but to ensure intended torsional mechanism according to the capacity design concept. Because displacement and rotation angle can be used as performance criteria indicating performance level of asymmetric structures, this method can be applied to the performance based seismic design effectively.
Liquefaction occurs by a temporal loss of sediment strength as a consequence of increased pore water pressure during the re-arrangement of unconsolidated, granular sediments. Liquefaction is dependent on the physical properties of the sediments and cause surface cracks, landslide, and the formation of soft-sediment deformation structures(SSDS). SSDS is formed by the combined action of the driving force and deformation mechanism(liquefaction, thixotropy, and fluidization) that is triggered by endogenic or exogenic triggers. So research on the SSDS can unravel syndepositional geological events. If detailed sedimentologic analysis together with surrounding geological context suggest SSDS formed by earthquakes, the SSDS provide a clue to unravel syndepositional tectonic activities and detailed paleoseismological information(> Mw 5) including earthquakes that leave no surface expression.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2007.05a
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pp.298-301
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2007
Magnesium alloy sheets have unique mechanical properties such as high in-plane anisotropy/asymmetry of yield stress and hardening response. The unusual mechanical behavior of magnesium alloys has been understood by the limited symmetry crystal structure of HCP metals or by deformation twinning. In the present study, the continuum plasticity models considering the unusual plastic behavior of magnesium alloy sheet were derived for a finite element analysis. A new hardening law based on two-surface model was developed to consider the general stress-strain response of metal sheets such as Bauschinger effect, transient behavior and the unusual asymmetry. Three deformation modes observed during the continuous tension/compression tests were mathematically formulated with simplified relations between the state of deformation and their histories. In terms of the anisotropy and asymmetry of the initial yield stress, the Drucker-Prager's pressure dependent yield surface was modified to include the anisotropy of magnesium alloys.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.3
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pp.872-881
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1996
The concept of homology design has been devised for the application to large telescope structure by S.v.Hoerner. It is defined that the deformation of a structure shall be called homologous, if a given geometrical relation holds, for a given number of structural points, before, during, and after the deformation. Recently, the need of homology design in the structural design has been increase due to the required precision in the structure. Some researchers have utilized the theory on the structural design with finite element method in the late 1980s In the present investigation, a simple method using geometrical equality constraints is suggested to gain homologous deformation. The previous method is improved in that the decomposition of FEM eqation, which is very expensive, is not necessary. The basic formulations of the homology design with the optimization concept are described and several practical examples are solved to verify the usefulness and validity. Especially, a back-up structure of a satellite antenna is designed by the suggested method. The results are compared with those of existing researches.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2006.05a
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pp.349-352
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2006
The plastic deformation of polycrystalline materials is induced by changes of the microstructure when the loading is beyond the critical state of stress. Constitutive models for the crystal plasticity have the common objective which relates microscopic single crystals in the crystallographic texture to the macroscopic continuum point. In this paper, a new consistent tangent stiffness for the anisotropic elasto-viscoplastic analysis of polycrystalline deformation is developed, which can be used in the finite element analysis for the slip-dominated large deformation of polycrystalline materials. In order to calculate the consistent tangent stiffness, the state function is defined based on the consistency condition between the elastic and plastic stress. The rate of shearing increment($\Delta{\gamma}^{\alpha}$) is calculated with satisfying the consistency condition. The consistency condition becomes zero when the trial resolved shear stress($\tau^{{\alpha}^*}$) becomes resolved shear stress($\tau^{\alpha}$) at every step. Iterative method is utilized to calculate the rate of shearing increment based on the implicit backward Euler method. The consistent tangent stiffness can be formulated by differentiating the rate of shearing increment with total strain increment after the instant rate of shearing increment converges. The proposed tangent stiffness is applied to the ABAQUS/Standard by implementing in the ABAQUS/UMAT.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.5
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pp.1562-1572
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1996
The rigid-plastic finite element formulation including the inertia force is derived and then the rigid-plastic finite elemnt program considering the inertia effect is developed. In order to consider the strain hardening, strain rate hardening and thermal softening effects which are frequentrly observed in high-velocity deformation phenomena, the Johnson-Cook constitutive odel is applied. The developed program is used to simulate two high-velocity deformation problemss ; rod impact test and hdigh-velocity compression precess. As a result of rod impact test simulation, it is found that the siulated result has a good agreement with the experimental observation. Through the high-velocity compression process simulation. it is also found that the accuracy of the simulated results is dependent upon the time increment size and mesh size.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.14
no.6
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pp.1365-1381
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1990
A $C^{0}$ continuous displacement finite element method based on a higher-order shear deformation theory is employed in the prediction of the transient response of laminated composite plates subjected to low-velocity impact. A modified contact law was applied to calculate the contact force during impact. The discrete element chosen is a nine-noded quadrilateral with 5 degree-of-freedom per node. The Wilson-.theta. time integration algorithm is used for solving the time dependent equations of the impactor and the central difference method was adopted to perform time integration of the plate. Numerical results, including the contact force history, deflection, and velocity history, are presented. Comparisons of numerical results using a higher order theory and a first-order theory show that using a higher order theory provides more accurate results. Effects of boundary condition, impact velocity, and mass of the impactors are also discussed.d.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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