Esen, Ismail;Alazwari, Mashhour A.;Eltaher, Mohamed A;Abdelrahman, Alaa A.
Steel and Composite Structures
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v.42
no.6
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pp.805-826
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2022
The free and live load-forced vibration behaviour of porous functionally graded (PFG) higher order nanobeams in the thermal and magnetic fields is investigated comprehensively through this work in the framework of nonlocal strain gradient theory (NLSGT). The porosity effects on the dynamic behaviour of FG nanobeams is investigated using four different porosity distribution models. These models are exploited; uniform, symmetrical, condensed upward, and condensed downward distributions. The material characteristics gradation in the thickness direction is estimated using the power-law. The magnetic field effect is incorporated using Maxwell's equations. The third order shear deformation beam theory is adopted to incorporate the shear deformation effect. The Hamilton principle is adopted to derive the coupled thermomagnetic dynamic equations of motion of the whole system and the associated boundary conditions. Navier method is used to derive the analytical solution of the governing equations. The developed methodology is verified and compared with the available results in the literature and good agreement is observed. Parametric studies are conducted to show effects of porosity parameter; porosity distribution, temperature rise, magnetic field intensity, material gradation index, non-classical parameters, and the applied moving load velocity on the vibration behavior of nanobeams. It has been showed that all the analyzed conditions have significant effects on the dynamic behavior of the nanobeams. Additionally, it has been observed that the negative effects of moving load, porosity and thermal load on the nanobeam dynamics can be reduced by the effect of the force induced from the directed magnetic field or can be kept within certain desired design limits by controlling the intensity of the magnetic field.
The viscometric technique is used to study the effects of microstructure on the viscosity (viscosity vs. concentration or shear rate) of magnetic particle suspensions. In this characterization, measurement of suspension viscosity is used to obtain the dependence of viscous energy dissipation on microstructural state of dispersions. Microstructural shape effects which are related to particle orientation are then indirectly obtained. Empirical formulas from mean field theory and the Mooney equation, which are applicable at high concentration of magnetic particles, are used to relate viscosity to particle concentration. The validity and physical meaning of these equations are discussed.
In this study, we attempted to quantify the relative importance of assumptions regarding blood rheology. Three patient-specific carotid bifurcation geometries and time-varying flow rates were obtained using magnetic resonance imaging. For each subject, CFD simulations were carried out assuming two different non-Newtonian rheology models Carreau and Ballyk models) and rescaled Newtonian viscosities based on characteristic shear rates to account for the shear-thinning property of blood. The sensitivity of WSS and oscillatory shear index (OSI) were contextualized with respect to the reproducibility of the reconstructed geometry and to assumptions regarding the inlet boundary conditions. We conclude that the assumption of Newtonian fluid is reasonable for studies aimed at quantifying the distribution of WSS-based extrema in an image-based CFD model of carotid bifurcation.
In this study, we attempted to quantify the relative importance of assumptions regarding blood rheology. Three patient-specific carotid bifurcation geometries and time-varying flow rates were obtained using magnetic resonance imaging. For each subject, CFD simulations were carried out assuming two different non-Newtonian rheology models (Carreau and Ballyk models) and rescaled Newtonian viscosities based on characteristic shear rates to account for the shear-thinning property of blood. The sensitivity of WSS and oscillatory shear index (OSI) were contextualized with respect to the reproducibility of the reconstructed geometry and to assumptions regarding the inlet boundary conditions. We conclude that the assumption of Newtonian fluid is reasonable for studies aimed at quantifying the distribution of WSS-based extrema in an image-based CFD model of carotid bifurcation.
An inverse ferrofluid composed of micron sized polymethylmethacrylate particles dispersed in ferrofluid was used to investigate the effects of test duration times on determining the flow curves of these materials under constant magnetic field. The results showed that flow curves determined using low duration times were most likely not measuring the steady state rheological response. However, at longer duration times, which are expected to correspond more to steady state behaviour, we noticed the occurrence of plateau and decreasing flow curves in the shear rate range of $0.004\;s^{-1}$ to ${\sim}20\;s^{-1}$, which suggest the presence of nonhomogeneities and shear localization in the material. This behaviour was also reflected in the steady state results from shear start up tests performed over the same range of shear rates. The results indicate that care is required when interpreting flow curves obtained for inverse ferrofluids.
This research is devoted to study post-buckling analysis of functionally graded carbon nanotubes reinforced composite (FG-CNTRC) micro plate with cut out subjected to magnetic field and resting on elastic medium. The basic formulation of plate is based on first order shear deformation theory (FSDT) and the material properties of FG-CNTRCs are presumed to be changed through the thickness direction, and are assumed based on rule of mixture; moreover, nonlocal Eringen's theory is applied to consider the size-dependent effect. It is considered that the system is embedded in elastic medium and subjected to longitudinal magnetic field. Energy approach, domain decomposition and Rayleigh-Ritz methods in conjunction with Newton-Raphson iterative technique are employed to trace the post-buckling paths of FG-CNTRC micro cut out plate. The influence of some important parameters such as small scale effect, cut out dimension, different types of FG distributions of CNTs, volume fraction of CNTs, aspect ratio of plate, magnitude of magnetic field, elastic medium and biaxial load on the post-buckling behavior of system are calculated. With respect to results, it is concluded that the aspect ratio and length of square cut out have negative effect on post-buckling response of micro composite plate. Furthermore, existence of CNTs in system causes improvement in the post-buckling behavior of plate and different distributions of CNTs in plate have diverse response. Meanwhile, nonlocal parameter and biaxial compression load on the plate has negative effect on post-buckling response. In addition, imposing magnetic field increases the post-buckling load of the microstructure.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.24
no.1
s.190
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pp.118-125
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2007
In this study, we analyzed the plantar shear stress and normal pressure in lateral heel diabetic foot patients during walking by using in-shoe local shear stress and plantar pressure measurement systems. The shear force transducer based on the magnetic-resistive principle, was a rigid 3-layer circular disc. Shear transducers were mounted on the locations of four metatarsal heads and heel in the insole. Twelve normal subjects and three diabetic foot patients with diabetic neuropathy in the lateral heel participated in this study. The center of pressure in lateral heel diabetic foot patients moved more medially and directed toward the first, medial to the second metatarsal heads, and the hallux during late stance, making pressure at the medial heel and the second metatarsal head significantly larger than in the normal. Shear stress at the heel changed significantly in early stance and the magnitude of shear stresses in each metatarsal head also changed. Further studies would be very helpful to design foot orthoses in patients with diabetic neuropathy or other diseases.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.16
no.1
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pp.853-859
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2015
1-DOF shear building was designed, built and tested to investigate the interactions between the shear building and the shaking table excited harmonically by the electro-magnetic forces. In the experiments horizontal accelerations of the shaking table and the shear building were measured. To understand the experimental results experimental setting was modeled as an unconstrained 2-DOF system under the hormonic forces. The responses of the shear building and the shaking table of the unconstrained 2-DOF system were found with the equations of motions. The magnification factors of the table and the shear building with respect to the amplitude of the harmonic forces and the transmission of the shear building with respect to the table excitations were found and compared with the experimental results.
Conventional RC/TS(resonant column and torsional shear) device usesa specimen with an aspect ratio(height-to-diameter) of 2:1 and this generates a maximum shear strain in the sample of about 1.5% at the maximum rotation of the drives system. The objective of this study is to modify RC/TS device to generate higher strain amplitude. The modifications include a new base pedestal to overcome the limitations in the travel of the drive system and modification of coil wiring to increase torque. The effects of the new coil wire on torque in the electro magnetic drive system were evaluated and the application of modified device was illustrated using sand soil.
Pour, H. Rahimi;Arani, A. Ghorbanpour;Sheikhzadeh, G.A.
Steel and Composite Structures
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v.23
no.6
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pp.691-714
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2017
Rotating fluid induced vibration and instability of embedded piezoelectric nano-composite separators subjected to magnetic and electric fields is the main contribution of present work. The separator is modeled with cylindrical shell element and the structural damping effects are considered by Kelvin-Voigt model. Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are used as reinforcement and effective material properties are obtained by mixture rule. The perturbation velocity potential in conjunction with the linearized Bernoulli formula is used for describing the rotating fluid motion. The orthotropic surrounding elastic medium is considered by spring, damper and shear constants. The governing equations are derived on the bases of classical shell theory (CST), first order shear deformation theory (FSDT) and sinusoidal shear deformation theory (SSDT). The nonlinear frequency and critical angular fluid velocity are calculated by differential quadrature method (DQM). The detailed parametric study is conducted, focusing on the combined effects of the external voltage, magnetic field, visco-Pasternak foundation, structural damping and volume percent of SWCNTs on the stability of structure. The numerical results are validated with other published works as well as comparing results obtained by three theories. Numerical results indicate that with increasing volume fraction of SWCNTs, the frequency and critical angular fluid velocity are increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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