Biodegradable nanocomposites were prepared by mixing a polymer resin and layered silicates by the melt intercalation method. Internal structure of the nanocomposite was characterized by using the small angle X-ray scattering (SAXS) and transmission electron microscope (TEM). Nanocomposites having exfoliated and intercalated structures were obtained by employing two different organically modified nanoclays. Rheological properties in shear and extensional flows and biodegradability of nanocomposites were measured. In shear flow, shear thinning behavior and increased storage modulus were observed as the clay loading increased. In extensional flow, strain hardening behavior was observed in well dispersed system. Nanocomposites with the exfoliated structure had better biodegradability than nanocomposites with the intercalated structure or pure polymer.
In this paper, critical fluid velocity and frequency of laminated pipe conveying fluid are presented. Each layer of the pipe is reinforced by functionally graded carbon nanotubes (FG-CNTs). The internal fluid is assumed turbulent and the induced forces are calculated by momentum equations. The pipe is resting on viscoelastic foundation with spring, shear and damping constants. The motion equations are derived based on classical shell theory and energy method. Differential quadrature method (DQM) is used for solution and obtaining the critical fluid velocity. The effects of volume percent and distribution of CNT, boundary condition, lamina layer number, length to radius ration of pipe, viscoelastic medium and fluid velocity are shown on the critical fluid velocity. Results show that with increasing the lamina layer number, the critical fluid velocity increases.
To improve the sound damping effect of flexible polyurethane foam, with an open-cell structure, various plate-like fillers, such as bentonite, organophilic clay and sodium montmorillonite intercalated with poly(ethylene glycol), were incorporated for the creation of nanocomposites. The plate-like fillers effectively improved the sound damping within the high frequency range. The structures of the nanocomposites and foam were examined using X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The mechanical properties and flammability of the foams were also examined.
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.
Combating the worldwide environmental threat of plastic waste pollution has become a priority. Plastic pollution has the potential to impact land, rivers, and seas, since many marine and terrestrial organisms have perished as a result of plastic's non-biodegradability and soil dangers. For this consumption, it seems required to manufacture and use new renewable resources. Renewable materials for diverse applications have been created utilizing nanotechnology, which may replace conventional materials for children's activities and sports equipment. This study investigates and suggests that nanotechnology-based materials be replaced with conventional materials to save the environment in manufacturing equipment for children's physical activities. On the basis of the mechanical sciences, a stability study of the bending behavior of small-scale structures will be performed for the various recommended materials.
Mohammad Mashhour;Mohammad Reza Barati;Hossein Shahverdi
Steel and Composite Structures
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v.46
no.5
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pp.611-619
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2023
In the present work, the flutter characteristics of porous nanocomposite cylindrical shells, reinforced with graphene platelets (GPLs) in supersonic airflow, have been investigated. Different distributions for GPLs and porosities have been considered which are named uniform and non-uniform distributions thorough the shell's thickness. The effective material properties have been determined via Halpin-Tsai micromechanical model. The cylindrical shell formulation considering supersonic airflow has been developed in the context of first-order shell and first-order piston theories. The governing equations have been solved using Galerkin's method to find the frequency-pressure plots. It will be seen that the flutter points of the shell are dependent on the both amount and distribution of porosities and GPLs and also shell geometrical parameters.
In this paper, static and dynamic bending of nanocomposite micro beam armed with CNTs considering agglomeration effect is studied. The structural damping is considered by Kelvin-Voigt model. The agglomeration effects are assumed using Mori-Tanaka model. The micro beam is modeled by third order shear deformation theory (TSDT). The motion equations are derived by principle of Hamilton's and energy method assuming size effects on the basis of Eringen theory. Using differential quadrature method (DQM) and Newmark method, the static and dynamic deflections of the structure are obtained. The effects of agglomeration and CNTs volume percent, damping of structure, nonlocal parameter, length and thickness of micro-beam are presented on the static and dynamic deflections of the nanocomposite structure. Results show that with increasing CNTs volume percent, the static and dynamic deflections are decreased. In addition, enhancing the nonlocal parameter yields to higher static and dynamic deflections.
In this paper, dynamic buckling of truncated conical shell made of carbon nanotubes (CNTs) composite is studied. In aerospace industries, this category of structures is utilized extensively due to wide range of engineering applications. To calculate the effective material properties of the nanocomposite, The Mori-Tanaka model is applied. Also, the motion equations are derived with the assistance of the first order shear deformation theory (FSDT), Hamilton's principle and energy method. Besides, In order to solve motion equations and analyze dynamic instability region (DIR) of the structure, mixed model of differential quadrature method (DQM) and Bolotin's method is used. Moreover, investigation of the different parameters effects such as geometrical parameters and volume fraction of CNTs on the analysis of the DIR of the structure is done. In accordance with the obtained results, the DIR will occur at higher frequencies by increasing the volume fraction of CNTs.
Dynamic response and economic of a laminated porous concrete beam reinforced by nanoparticles subjected to harmonic transverse dynamic load is investigated considering structural damping. The effective nanocomposite properties are evaluated on the basis of Mori-Tanaka model. The concrete beam is modeled by the sinusoidal shear deformation theory (SSDT). Utilizing nonlinear strains-deflection, energy relations and Hamilton's principal, the governing final equations of the concrete laminated beam are calculated. Utilizing differential quadrature method (DQM) as well as Newmark method, the dynamic displacement of the concrete laminated beam is discussed. The influences of porosity parameter, nanoparticles volume percent, agglomeration of nanoparticles, boundary condition, geometrical parameters of the concrete beam and harmonic transverse dynamic load are studied on the dynamic displacement of the laminated structure. Results indicated that enhancing the nanoparticles volume percent leads to decrease in the dynamic displacement about 63%. In addition, with considering porosity of the concrete, the dynamic displacement enhances about 2.8 time.
Zhou, Changlin;Zhang, Zhongxian;Zhang, Ji;Fang, Yuan;Tahouneh, Vahid
Steel and Composite Structures
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v.34
no.2
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pp.215-226
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2020
The aim of this study is to investigate free vibration of functionally graded porous nanocomposite rectangular plates where the internal pores and graphene platelets (GPLs) are distributed in the matrix either uniformly or non-uniformly according to three different patterns. The elastic properties of the nanocomposite are obtained by employing Halpin-Tsai micromechanics model. The GPL-reinforced plate is modeled using a semi-analytic approach composed of generalized differential quadrature method (GDQM) and series solution adopted to solve the equations of motion. The proposed rectangular plates have two opposite edges simply supported, while all possible combinations of free, simply supported and clamped boundary conditions are applied to the other two edges. The 2-D differential quadrature method as an efficient and accurate numerical tool is used to discretize the governing equations and to implement the boundary conditions. The convergence of the method is demonstrated and to validate the results, comparisons are made between the present results and those reported by well-known references for special cases treated before, have confirmed accuracy and efficiency of the present approach. New results reveal the importance of porosity coefficient, porosity distribution, graphene platelets (GPLs) distribution, geometrical and boundary conditions on vibration behavior of porous nanocomposite plates. It is observed that the maximum vibration frequency obtained in the case of symmetric porosity and GPL distribution, while the minimum vibration frequency is obtained using uniform porosity distribution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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