Kolahdouzan, Farzad;Arani, Ali Ghorbanpour;Abdollahian, Mohammad
Steel and Composite Structures
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v.26
no.3
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pp.273-287
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2018
Buckling and free vibration analysis of sandwich micro plate (SMP) integrated with piezoelectric layers embedded in orthotropic Pasternak are investigated in this paper. The refined Zigzag theory (RZT) is taken into consideration to model the SMP. Four different types of functionally graded (FG) distribution through the thickness of the SMP core layer which is reinforced with single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) are considered. The modified couple stress theory (MCST) is employed to capture the effects of small scale effects. The sandwich structure is exposed to a two dimensional magnetic field and also, piezoelectric layers are subjected to external applied voltages. In order to obtain governing equation, energy method as well as Hamilton's principle is applied. Based on an analytical solution the critical buckling loads and natural frequency are obtained. The effects of volume fraction of carbon nanotubes (CNTs), different distributions of CNTs, foundation stiffness parameters, magnetic and electric fields, small scale parameter and the thickness of piezoelectric layers on the both critical buckling loads and natural frequency of the SMP are examined. The obtained results demonstrate that the effects of volume fraction of CNTs play an important role in analyzing buckling and free vibration behavior of the SMP. Furthermore, the effects of magnetic and electric fields are remarkable on the mechanical responses of the system and cannot be neglected.
Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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2010.05a
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pp.20.2-20.2
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2010
Recently inkjet printing technology has been developed in the areas of low cost fabrication in environmentally friendly manufacturing processes. Although inkjet printing requires the interdisciplinary researches including development of materials, manufacturing processes and printing equipment and peripherals, manufacturing a printhead is still core of inkjet technology. In this study, a piezoelectric driven DOD (drop on demand) inkjet printhead has been fabricated on three layers of the silicon wafer in MEMS Technology because of its chemical resistance to industrial inks, strong mechanical properties and dimensional accuracy to meet the drop volume uniformity in printed electronics and display industries. The flow passage, filter and nozzles are precisely etched on the layers of the silicon wafers and assembled through silicon fusion bonding without additional adhesives. The piezoelectric is screen-printed on the top the pressure chamber and the nozzle plate surface is treated with non-wetting coating for jetting fluids. Printheads with nozzle number of 16 to 256 have been developed to get the drop volume range from 5 pL to 80 pL in various industrial applications. Currently our printheads are successfully utilized to fabricating color-filters and PI alignment layers in LCD Flat Panel Display and legend marking for PCB in Samsung Electronics.
Bidgoli, Mahmood Rabani;Karimi, Mohammad Saeed;Arani, Ali Ghorbanpour
Steel and Composite Structures
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v.19
no.3
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pp.713-733
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2015
In this paper, viscous fluid induced nonlinear free vibration and instability analysis of a functionally graded carbon nanotube-reinforced composite (CNTRC) cylindrical shell integrated with two uniformly distributed piezoelectric layers on the top and bottom surfaces of the cylindrical shell are presented. Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are selected as reinforcement and effective material properties of FG-CNTRC cylindrical shell are assumed to be graded through the thickness direction and are estimated through the rule of mixture. The elastic foundation is modeled by temperature-dependent orthotropic Pasternak medium. Considering coupling of mechanical and electrical fields, Mindlin shell theory and Hamilton's principle, the motion equations are derived. Nonlinear frequency and critical fluid velocity of sandwich structure are calculated based on differential quadrature method (DQM). The effects of different parameters such as distribution type of SWCNTs, volume fractions of SWCNTs, elastic medium and temperature gradient are discussed on the vibration and instability behavior of the sandwich structure. Results indicate that considering elastic foundation increases frequency and critical fluid velocity of system.
The present paper is devoted to vibration canceling and shape control of piezoelastic slender beams. Taking into account the presence of electric networks, an extended electromechanically coupled Bernoulli-Euler beam theory for passive piezoelectric composite structures is shortly introduced in the first part of our contribution. The second part of the paper deals with the concept of passive shape control of beams using shaped piezoelectric layers and tuned inductive networks. It is shown that an impedance matching and a shaping condition must be fulfilled in order to perfectly cancel vibrations due to an arbitrary harmonic load for a specific frequency. As a main result of the present paper, the correctness of the theory of passive shape control is demonstrated for a harmonically excited piezoelelastic cantilever by a finite element calculation based on one-dimensional Bernoulli-Euler beam elements, as well as by the commercial finite element code of ANSYS using three-dimensional solid elements. Finally, an outlook for the practical importance of the passive shape control concept is given: It is shown that harmonic vibrations of a beam with properly shaped layers according to the presented passive shape control theory, which are attached to an resistor-inductive circuit (RL-circuit), can be significantly reduced over a large frequency range compared to a beam with uniformly distributed piezoelectric layers.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2003.07b
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pp.693-696
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2003
Piezoelectric ceramics were made by a doctor blade methode and piezoelectric fans were fabricated by sandwiched a slim and long metal between two layers of ceramics. A maximum displacement of piezoelectric fan occurs in the resonance frequency of a long metal and the resonance frequency of them is in inverse proportion to the square of a length of metal. The piezoelectric fan made from a wide and thin piezoelectric ceramics($13{\times}0.2{\times}30mm^3$) showed a maximum displacement in all samples, and the maximum displacement was about 20mm in a commercial power (200V, 60Hz of sine wave).
The electro-magneto- thermo-elastic behavior of a rotating functionally graded long hollow cylinder with functionally graded piezoelectric (FGPM) layers is analytically analyzed. The layers are imperfectly bonded to its inner and outer surfaces. The hybrid cylinder is placed in a constant magnetic field subjected to a thermo-electro-mechanical loading and could be rested on a Winkler-type elastic foundation. The material properties of the FGM cylinder and radially polarized FGPM layers are assumed to be graded in the radial direction according to the power law. The hybrid cylinder is rotating about its axis at a constant angular velocity. The governing equations are solved analytically and then stresses, displacement and electric potential distribution are calculated. Numerical examples are given to illustrate the effects of material in-homogeneity, magnetic field, elastic foundation, applied voltage, imperfect interface and thermo-mechanical boundary condition on the static behavior of a FG smart cylinder.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2007.06a
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pp.346-347
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2007
Aluminum nitride (AlN) thin films were deposited on Polycrystalline (poly) 3C-SiC buffer layers using pulsed reactive magnetron sputtering. Characteristics of AlN films were investigated experimentally by means of FE-SEM, X-ray diffraction, and FT-IR, respectively. As a result, highly (002) oriented AlN thin films with almost free residual stress were achieved using 3C-SiC buffer layers. Therefore, AlN thin films grown on 3C-SiC buffer layers can be used for various piezoelectric fields and M/NEMS applications.
Aluminum nitride (AlN) thin films were deposited on Si substrates by using polycrystalline (poly) 3C-SiC buffer layers, in which the AlN film was grown by pulsed reactive magnetron sputtering. Characteristics of grown AlN films were investigated experimentally by means of FE-SEM, X-ray diffraction, and FT-IR, respectively. The columnar structure of AlN thin films was observed by FE-SEM. X-ray diffraction pattern proved that the grown AlN film on 3C-SiC layers had highly (002) orientation with low value of FWHM (${\Theta}=1.3^{\circ}$) in the rocking curve around (002) reflections. These results were shown that almost free residual stress existed in the grown AlN film on 3C-SiC buffer layers from the infrared absorbance spectrum. Therefore, the presented results showed that AlN thin films grown on 3C-SiC buffer layers can be used for various piezoelectric fields and M/NEMS applications.
In this research, beside presenting real images of produced Functionally Graded Carbon Nanotube-Reinforced Composites (FG-CNTRCs) and a brief review of the synthesis method of FG-CNTRCs, static and buckling analysis of FG-CNTRC with piezoelectric layers are investigated. It is assumed that the material properties of FG-CNTRC are varied through the thickness direction using four different distributions of Carbon Nanotubes (CNTs). To capture the size effects, nonlocal elasticity theory proposed by A.C. Eringen is also adopted in our model. One of the topics in our paper is using a higher order theory with eight different displacement fields and comparing their results with each other. To solve the governing equations, an analytical method is used to find the deflections and critical buckling loads of FG-CNTRCs. To show the accuracy of present methodology, our results are compared with the results of simply supported rectangular nano plates available in the literature. In this research, the effects of aspect ratio, piezoelectric layer and nonlocal parameter are also studied. It is hoped that this work leads to more accurate models on FG-CNTRC.
Effects of thermal annealing on the dielectric/piezoelectric properties of $Pb(Zn, Mg)_{1/3}Nb_{2/3}O_3-PbTiO_3$ ceramics (PZMNPT) with Zn/Mg=6/4) were examined across the rhombohedral/tetragonal morphotropic phase boundary (MPB). Both the relative dielectric permittivity ($\varepsilon$r)and the piezoelectric constant($d_33$)/electromechanical coupling constant ($k_p$)were increased by thermal annealing ($800^{\circ}$~$900^{\circ}C$) after sintering at $1150^{\circ}C$ for 1 hr. Based on the dielectric analysis using the series mixing model and the concept of a random distribution of the local Curie points, the observed improvements in the dielectric and piezoelectric properties of PZMN-PT were interpreted in terms of the elimination of PbO-rich amorphous intergranular layers(~1nm) induced by thermal annealing. A concrete evidence of the presence of amorphous grain-boundary layers in the unannealed (as-sintered) specimen was obtained by examining the structure of intergranular region using a TEM.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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