Soleimani, Iman;Beni, Yaghoub T.;Dehkordi, Mohsen B.
Structural Engineering and Mechanics
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제65권1호
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pp.33-41
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2018
In this paper, using modified couple stress theory in place of classical continuum theory, and using shell model in place of beam model, vibrational behavior of nanotubes is investigated via the finite element method. Accordingly classical continuum theory is unable to correctly compute stiffness and account for size effects in micro/nanostructures, higher order continuum theories such as modified couple stress theory have taken on great appeal. In the present work the mass-stiffness matrix for cylindrical shell element is developed, and by means of size-dependent finite element formulation is extended to more precisely account for nanotube vibration. In addition to modified couple stress cylindrical shell element, the classical cylindrical shell element can also be defined by setting length scale parameter to zero in the equations. The boundary condition were assumed simply supported at both ends and it is shown that the natural frequency of nano-scale shell using the modified coupled stress theory is larger than that using the classical shell theory and the results of Ansys. The results have indicated using the modified couple stress cylindrical shell element, the rigidity of the nano-shell is greater than that in the classical continuum theory, which results in increase in natural frequencies. Besides, in addition to reducing the number of elements required, the use of this type of element also increases convergence speed and accuracy.
In this study, for carrying out the spray and combustion experiment using a Common Rail Direct Injection(CRDI) system, the controller was fabricated to drive a high speed camera, a injector and a laser beam sequentially at a low cost. CB280 module of one-chip micro processer was used for the controller. In order to confirm responsibility and utility of the controller, the current drive performance, the spray behavior and the injection rate were tested and analyzed under various experimental conditions. As this research results, we found that the fabricated controller was able to control the devices for the spray experiment precisely with the input value in program and it had the dynamic load responsibility and repetition. Also, we found that the injection rates of our experimental results were higher than those of others at the same injection pressure and the controller connected with the laser system and the data acquisition system had validity for carrying out the spray visualization experiment.
Laser surface hardening technologies have been used to improve characteristics of wear and to enhance the fatigue resistance for automotive parts. The objective of this research work is to investigate the influence of the process parameters, such as power of laser and defocused spot position, on the characteristics of laser heat treatment for the case of SM45C medium carbon steel. CW Nd:YAG laser is selected as the heat source. The optical lens with the elliptical profile is designed to obtain a wide heat treatment area with a uniform hardness. From the results of the experiments, it has been shown that the maximum hardness is approximatly 780 Hv when the power and the travel speed of laser are 1,095 W and 0.6 m/min, respectively. In addition, the hardening width using the elliptical lens was three time larger than that using the defocusing of laser beam.
Digital 3D Real Object Duplication System (RODS) consists of 3D Scanner and Solid Freeform Fabrication System (SFFS). It is a device to make three-dimensional objects directly from the drawing or the scanning data. In this research, we developed an office type SFFS based on Three Dimensional Printing Process and an industrial SFFS using Dual Laser. An office type SFFS applied sliding mode control with sliding perturbation observer (SMCSPO) algorithm for control of this system. And we measured process variables about droplet diameter measurement and powder bed formation etc. through experiments. In case of industrial type SFFS, in order to develop more elaborate and speedy system for large objects than existing SLS process, this study applies a new Selective Dual-Laser Sintering (SDLS) process and 3-axis Dynamic Focusing Scanner for scanning large area instead of the existing f lens. In this process, the temperature has a great influence on sintering of the polymer. Also the laser parameters are considered like that laser beam power, scan speed, and scan spacing. Now, this study is in progress to evaluate the effect of experimental parameters on the sintering process.
Circumventing problems lying in the conventional lithographic techniques, we devised a new method for the fabrication of nanometer scale metal wires inspired by the unique characteristics of carbon nanotubes (CNTs). Since carbon nanotubes could act as masks when CNT-coated thin Au/Ti layer on a SiO2 surface was physically etched by low energy argon ion bombardment 9ion milling), Au/Ti nano-wires were successfully formed just below the CNTs exactly duplicating their lateral shapes. Cross-sectional analysis by transmission electron microscopy revealed that the edge of the metal wire was very sharply developed indicating the great difference in the milling rates between the CNTs and the metal layer as well as the good directionality of the ion milling. We could easily find a few nanometer-wide Au/Ti wires among the wires of various width. After the formation of nano-wires, the CNTs could be pushed away from the metal nano-wire by atomic force microscopy, The lateral force for the removal of the CNTs are dependent upon the width and shape of the wires. Resistance of the metal nano-wires without the CNTs was also measured through the micro-contacts definted by electron beam lithography. since this CNT-based lithographic technique is, in principle, applicable to any kinds of materials, it can be very useful in exploring the fields of nano-science and technology, especially when it is combines with the CNT manipulation techniques.
본 논문에서는 근접 영역에 적용할 수 있는 새로운 900 MHz RFID 리더기 안테나에 대한 연구 결과를 제안한다. 본 논문에서 제안된 안테나는 주기성을 갖는 마이크로 스트립 안테나 구조를 사용하였다. 안테나의 크기는 $313mm{\times}152mm{\times}14mm$ 이다. 안테나의 성능은 근접영역에서 균일한 전계 분포를 갖고, 안테나의 이득은 -2 dBi 이고 하트 모양의 빔 패턴을 가진다. 제안된 안테나는 리더기의 송신출력이 17 dBm에서 23 dBm까지의 범위를 보인다. 본 논문에서 제안된 안테나는 금속면 위에 태그가 선적이 될 때 태그의 금속성분으로 인한 반사전력을 최소화하고 외부로 방사되는 전력을 최소화하여 오인식을 최소화하였다.
After the advent of micro-Total Analysis Systems(${\mu}-TAS$) based on silicon various polymer for microfluidic chip has been studied. Polymer materials for microfluidic compared with silicon and glass which were traditional materials of a microfluidic chip, have the advantages of economical efficiency simple manufacturing process and wide materials selectivity corresponding to fluids. Surface energy of polymers we, however lower than silicon or glass. To overcome this problem, various surface modification methods have been investigated. The surface modification using laser has the advantage of the simple experiment that only directly irradiated laser beam on the material surface in the air. This work discuss the surface modification of polymethly methacrylate(PMMA) by 4th harmonic Nd:YAG laser (${\lambda}266nm$, pulse) treatment. After the laser treatment, the PMMA surface was investigated using a contact angle measuring instrument. The contact angle was decreased with a increase of the surface oxygen content. This result means the surface energy of PMMA was increased by the laser treatment without changing of its bulk characteristics.
Amir, Saeed;Khani, Mehdi;Shajari, Ali Reza;Dashti, Pedram
Structural Engineering and Mechanics
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제63권2호
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pp.171-180
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2017
Static and dynamic instability of a viscoelastic carbon nanotube (CNT) embedded on a thermo-elastic foundation are investigated, in this research. The CNT is modeled based on Euler-Bernoulli beam (EBB) and nonlocal small scale elasticity theory is utilized to analyze the structure. Governing equations of the system are derived using Hamilton's principle and differential quadrature (DQ) method is applied to solve the partial differential equations. The effects of variable axial load and diverse boundary conditions on static/vibration instability are studied. To verify the result of the DQ method, the Galerkin weighted residual approach is used for the instability analysis. It is observed appropriate agreement for results of two different solution methods and satisfactory accuracy with those obtained in prior studies. The results of this work could be useful for engineers and designers in order to produce and design nano/micro structures in thermo-elastic medium.
Real-time three-dimensional shape measurement is becoming increasingly important in various fields, including medical sciences, high-technology industry, and microscale measurements. However, there are not so many 3D profile tools specially designed for specifically narrow space, for example, to scan the tooth shape of a human jaw. In this paper, a real-time 3D intraoral scanner is proposed for the measurement of tooth profile in the mouth cavity. The proposed system comprises a laser diode beam, a micro charge-coupled device, a graticule, a piezoelectric transducer, a set of optical lenses, and a polhemus device sensor. The phase-shifting technique is used along with an accurate calibration method for the measurement of the tooth profile. Experimental and theoretical inspection of the phase-to-coordinate relation is presented. In addition, a nonlinear system model is developed for collimating illumination that gives the more accurate mathematical representation of the system, thus improves the shape measurement accuracy. Experiment results are presented to verify the feasibility and performance of the developed system. The experimental results indicate that overall measurement error accuracy can be controlled within 0.4 mm with a variability of ${\pm}0.01$.
A laser head was designed for micro-scale patterning and joining applications. The target feature size of the pattern was $100{\mu}m$, and optics were designed to perform the target. Two singlet lenses were combined to minimize the chromatic aberration, and the geometry of the lenses was calculated by using the raytracing method with a commercial software program. As a restriction of lens design, the focal length was set at 100mm, and the maximum diameter of the lens or beam size was limited to 10mm for the assembly in the limited cage size. The maximum temperatures were calculated to be $1367^{\circ}C$, $1508^{\circ}C$, and $1905^{\circ}C$ for 10, 12, and 15 Watts of power, respectively. A specially designed laser head was used to compensate for the distance between the object and the lens. The detailed design mechanism and 3D data were presented. The optics design and detailed performance of the lens were analyzed by using MTF and spot diagram calculation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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