In this project, buckling response of polymeric plates reinforced with carbon nanotubes (CNTs) and coated by magnetostrictive layer was studied. The equivalent nanocomposite properties are determined using Mori-Tanak model considering agglomeration effects. The structure is simulated with first order shear deformation theory (FSDT). Employing strains-displacements, stress-strain, the energy equations of the structure are obtained. Using Hamilton's principal, the governing equations are derived considering the coupling of mechanical displacements and magnetic field. Using Navier method, the buckling load of the sandwich structure is obtained. The influences of volume percent and agglomeration of CNTs, geometrical parameters and magnetic field on the buckling load are investigated. Results show that with increasing volume percent of CNTs, the buckling load increases. In addition, applying magnetic field, increases the frequency of the sandwich structure.
Modified couple stress formulation and first order shear deformation theory are used for magneto-electro-elastic bending analysis of three-layered curved size-dependent beam subjected to mechanical, magnetic and electrical loads. The governing equations are derived using a displacement field including radial and transverse displacements of middle surface and a rotation component. Size dependency is accounted based on modified couple stress theory by employing a small scale parameter. The numerical results are presented to study the influence of small scale parameter, initial electric and magnetic potentials and opening angle on the magneto-electro-elastic bending results of curved micro beam.
In the present work, we proposed an analytical study on buckling behavior of a sandwich plate with polymeric core integrated with piezo-electro-magnetic layers such as BaTiO3 and CoFe2O4 reinforced by graphene platelets (GPLs). The Halpin-Tsai micromechanics model is used to describe the properties of the polymeric core. The governing equations of equilibrium are obtained from first-order shear deformation theory (FSDT) and the Navier's method is employed to solve the equations. The results show the effect of different parameters such as thickness, length, weight fraction of GPLs, and also effect of electric and magnetic field on critical buckling load. The result of this study can be obtained in the aerospace industry and also in the design of sensors and actuators.
Mughni, Mohd J.;Mazlan, Saiful A.;Zamzuri, Hairi;Yazid, Izyan I.M.;Rahman, Mohd A.A.
Smart Structures and Systems
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v.14
no.5
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pp.901-916
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2014
Magnetorheological (MR) fluid is one of the field-responsive fluids that is of interest to many researchers due to its high yield stress value, which depends on the magnetic field strength. Similar to electrorheological (ER) fluid, the combination of working modes is one of the techniques to increase the performance of the fluids with limited focus on MR fluids. In this paper, a novel MR testing cell incorporated with valve, shear and squeeze operational modes is designed and constructed in order to investigate the behaviour of MR fluid in combined mode. The magnetic field distribution in the design concept was analyzed using finite element method in order to verify the effective areas of each mode have the acceptable range of flux density. The annular gap of valve and shear were fixed at 1 mm, while the squeeze gap between the parallel circular surfaces was varied up to 20 mm. Three different coil configurations, which were made up from 23 SWG copper wires were set up in the MR cell. The simulation results indicated that the magnetic field distributed in the squeeze gap was the highest among the other gaps with all coils were subjected to a constant applied current of 1 A. Moreover, the magnetic flux densities in all gaps were in a good range of magnitude based on the simulations that validated the proposed design concept. Hence, the 3D model of the MR testing cell was designed using Solidworks for manufacturing processes.
Eyvazian, Arameh;Hamouda, Abdel Magid;Tarlochan, Faris;Mohsenizadeh, Saeid;Dastjerdi, Ali Ahmadi
Steel and Composite Structures
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v.33
no.6
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pp.891-906
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2019
This study considers the instability behavior of sandwich plates considering magnetorheological (MR) fluid core and piezoelectric reinforced facesheets. As facesheets at the top and bottom of structure have piezoelectric properties they are subjected to 3D electric field therefore they can be used as actuator and sensor, respectively and in order to control the vibration responses and loss factor of the structure a proportional-derivative (PD) controller is applied. Furthermore, Halpin-Tsai model is used to determine the material properties of facesheets which are reinforced by graphene platelets (GPLs). Moreover, because the core has magnetic property, it is exposed to magnetic field. In addition, Kelvin-Voigt theory is applied to calculate the structural damping of the piezoelectric layers. In order to consider environmental forces applied to structure, the visco-Pasternak model is assumed. In order to consider the mechanical behavior of structure, sinusoidal shear deformation theory (SSDT) is assumed and Hamilton's principle according to piezoelasticity theory is employed to calculate motion equations and these equations are solved based on differential cubature method (DCM) to obtain the vibration and modal loss factor of the structure subsequently. The effect of different factors such as GPLs distribution, dimensions of structure, electro-magnetic field, damping of structure, viscoelastic environment and boundary conditions of the structure on the vibration and loss factor of the system are considered. In order to indicate the accuracy of the obtained results, the results are validated with other published work. It is concluded from results that exposing magnetic field to the MR fluid core has positive effect on the behavior of the system.
Tohidi, H.;Hosseini-Hashemi, S.H.;Maghsoudpour, A.;Etemadi, S.
Wind and Structures
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v.25
no.2
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pp.131-156
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2017
This paper deals with the dynamic stability of embedded functionally graded (FG)-carbon nanotubes (CNTs)-reinforced micro cylindrical shells. The structure is subjected to harmonic non-uniform temperature distribution and 2D magnetic field. The CNT reinforcement is either uniformly distributed or FG along the thickness direction where the effective properties of nano-composite structure are estimated through Mixture low. The viscoelastic properties of structure are captured based on the Kelvin-Voigt theory. The surrounding viscoelastic medium is considered nonhomogeneous with the spring, orthotropic shear and damper constants. The material properties of cylindrical shell and the viscoelastic medium constants are assumed temperature-dependent. The first order shear deformation theory (FSDT) or Mindlin theory in conjunction with Hamilton's principle is utilized for deriving the motion equations where the size effects are considered based on Eringen's nonlocal theory. Based on differential quadrature (DQ) and Bolotin methods, the dynamic instability region (DIR) of structure is obtained for different boundary conditions. The effects of different parameters such as volume percent and distribution type of CNTs, mode number, viscoelastic medium type, temperature, boundary conditions, magnetic field, nonlocal parameter and structural damping constant are shown on the DIR of system. Numerical results indicate that the FGX distribution of CNTs is better than other considered cases. In addition, considering structural damping of system reduces the resonance frequency.
Kim, Wan Ho;Suresh, Kaluvan;Park, Jhin Ha;Choi, Sang Min;Park, Chun-Yong;Kang, Je-Won;Choi, Seung-Bok
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.26
no.4
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pp.443-448
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2016
A novel Permanent Magnet based Magneto Rheological (PM-MR) damper is proposed in this paper. The principle of proposed MR damper is achieved by designing a linearly varying magnetization area with-respect to the movable permanent magnetic based piston setup. Nowadays, commercially available MR damper uses electromagnetic coils for generating the variable magnetic fields corresponding to the variable damping force. The amount of magnetic field produced by the electromagnetic coils are depends on the biasing current of voltage source. The key enabling concept of the proposed MR damper is to replace the electromagnetic coils and the voltage sources by utilizing the variable area based permanent magnetic piston setup. The proposed unique design structure of PM-MR damper has an increasing shear mode damping force with the piston movement in both jounce and rebound motion. In this research, analytical model of the proposed structure is derived and the structural design of proposed concept is verified using numerical CAD tool. As a result, the damping force is increase when piston movement in both jounce and rebound motion.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.25
no.10
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pp.48-57
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2008
MR Fluid, one of functional fluids, is developed for the application to automobile products. MR CDC damper using MR fluid has following principles. When ar electric current is applied to the solenoid, apparent viscosity of MR fluid passing through the annular gap which acts as magnetic circuits varies directly as the intensity of the current. These devices have a simple structure and excellent lime response characteristics, emerging as the alternatives of the conventional semi-active suspension systems. In this study, a design procedure of the magnetic circuit through the solenoid fore and the flux ring functioning as a magnetic path is investigated so as to optimize the design and performance of MR CDC dampers for the vehicles. In addition, an operating point on the B-H curve, the magnetization according to the variation in the annular gap, the pole piece width and the density of MR fluid are studied to design the optimal piston head within the restrained dimension range.
This paper presents the materials analysis for combination of working modes of Magnetorheological (MR) damper. The materials were selected based on the optimum magnetic field strength at the effective areas in order to obtain a better design of MR damper. The design of electromagnetic circuit is one of the critical criteria in designing MR dampers besides the working mechanism and the types of MR damper. The increase in the magnetic field strength is an indication of the improvement in the damping performance of the MR damper. Eventually, the experimental test was performed under quasi-static loading to observe the performances of MR damper in shear mode, squeeze mode and mixed mode. The results showed that the increment of forces was obtained with the increased current due to higher magnetic flux density generated by electromagnetic coils. In general, it can be summarized that the combination of modes generates higher forces than single mode for the same experimental parameters throughout the study.
In this paper, dynamic response of the horizontal concrete beam subjected to seismic ground excitation is investigated. The structure is reinforced by $Fe_2O_3$ nanoparticles which have the magnetic properties. The hyperbolic shear deformation beam theory (HSDBT) is used for mathematical modeling of the structure. Based on the Mori-Tanaka model, the effective material properties of concrete beam is calculated considering the agglomeration of $Fe_2O_3$ nanoparticles. Applying energy method and Hamilton's principle, the motion equations are derived. Harmonic differential quadrature method (HDQM) along with Newmark method is utilized for numerical solution of the motion equations. The effects of different parameters such as volume fraction and agglomeration of $Fe_2O_3$ nanoparticles, magnetic field, boundary conditions and geometrical parameters of concrete beam are studied on the dynamic response of the structure. In order to validation of this work, an exact solution is used for comparing the numerical and analytical results. The results indicated that applying magnetic field decreases the of the structure up to 54 percent. In addition, increase too much the magnetic field (Hx>5e8 A/m) does not considerable effect on the reduction of the maximum dynamic displacement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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