In the present work, an attempt is made to explore the effects of shear in-plane preload on the wave propagation response of small-scale plates containing nanofibers. The small-scale system is assumed to be embedded in an elastic matrix. The nonlocal elasticity is utilized in order to develop a size-dependent model of plates. The proposed plate model is able to describe both nanofiber effects and the influences of being at small-scales on the wave propagation response. The size-dependent differential equations are derived for motions along all directions. The size-dependent coupled equations are solved analytically to obtain the phase and group velocities of the small-scale plate under a shear in-plane preload. The effects of this shear preload in conjunction with nanofiber and size effects as well as the influences of the elastic matrix on the wave propagation response are analyzed in detail.
Haeri, Hadi;Sarfarazi, Vahab;Zhu, Zheming;Hedayat, Ahmadreza;Marji, Mohammad Fatehi
Structural Engineering and Mechanics
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제66권4호
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pp.445-452
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2018
In this paper the effects of particle size and model scale of concrete have been investigated on point load index, tensile strength, and the failure processes using a PFC2D numerical modeling study. Circular and semi-circular specimens of concrete were numerically modeled using the same particle size, 0.27 mm, but with different model diameters of 75 mm, 54 mm, 25 mm, and 12.5 mm. In addition, circular and semi-circular models with the diameter of 27 mm and particle sizes of 0.27 mm, 0.47 mm, 0.67 mm, 0.87 mm, 1.07 mm, and 1.27 mm were simulated to determine whether they can match the experimental observations from point load and Brazilian tests. The numerical modeling results show that the failure patterns are influenced by the model scale and particle size, as expected. Both Is(50) and Brazilian tensile strength values increased as the model diameter and particle sizes increased. The ratio of Brazilian tensile strength to Is(50) showed a reduction as the particle size increased but did not change with the increase in the model scale.
Black carbon, which is a by-product of combustion of fossil fuel and biomass burning, is the component that imposes the largest uncertainty on quantifying aerosol climate effect. The direct, indirect and semi-direct climate effects of black carbon depend on its state of the mixing with other water-soluble aerosol components. The process that transforms hydrophobic externally mixed black carbon particles into hygroscopic internally mixed ones is called "aging". In most climate models, simple parameterizations for the aging time scale are used instead of solving detailed dynamics equations on the aging process due to the computation cost. In this study, a new parameterization for the black carbon aging time scale due to condensation and coagulation is presented as a function of the concentration of hygroscopic atmospheric components and the black carbon particle size. It is shown that the black carbon aging time scale due to condensation of sulfuric acid vapors varies to a large extent depending on the sulfuric acid concentration and the black carbon particle size. This result indicates that the constant aging time scale values suggested in the literature cannot be directly applied to a global scale modeling. The aging time scale due to coagulation with internally mixed aerosol particles shows an even stronger dependency on particle size, which implies that the use of a particle-size-independent aging time scale may lead to a large error when the aging is dominated by coagulation.
Emadi, Maryam;Nejad, Mohammad Zamani;Ziaee, Sima;Hadi, Amin
Steel and Composite Structures
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제39권5호
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pp.565-581
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2021
In this paper the buckling analysis of the nanoplate made of arbitrary bi-directional functionally graded (BDFG) materials with small scale effects are investigated. To study the small-scale effects on buckling load, the Eringen's nonlocal theory is applied. Employing the principle of minimum potential energy, the governing equations are obtained. Generalize differential quadrature method (GDQM) is used to solve the governing equations for various boundary conditions to obtain the buckling load of BDFG nanoplates. These models can degenerate into the classical models if the material length scale parameter is taken to be zero. Comparison between the results of GDQ method and other papers for buckling analysis of a simply supported rectangular nano FGM plate reveals the accuracy of GDQ method. At the end some numerical results are presented to study the effects of material length scale parameter, plate thickness, aspect ratio, Poisson's ratio boundary condition and side to thickness ratio on size dependent Frequency.
This paper deals with the scale effects of warhead on concrete penetration. We investigated the scale effects using finite element analysis and Young's penetration equation. As the scale of penetration test decreases, the strain rate effects of target increases, and then strength of concrete target increases. This means the residual velocity and penetration depth of warhead decreases as the test model size decreases. Young's penetration equations are transformed with various penetrator mass and scale cases as a function of scale ratio. Penetration distance and residual velocity are not simply changed by the geometric scaling law.
Almost all buildings/infrastructures made of composite materials are fabricated without proper design. Unlike airplane or automobile parts, prototype test is impossible. One cannot destroy 10 story buildings or 100-meter long bridges. People try to build 100-story buildings or several thousand meter long bridges. In order to realize "composites in construction", the following subjects must be studied in detail, for his design. Concept optimization, Simple method of analysis, Folded plate theory, Size effects in failure, and Critical frequency. Unlike the design procedure with conventional materials, his design should include material design, selection of manufacturing methods, and quality control methods, in addition to the fabrication method. In this paper size/scale effects in failure criteria is briefly explained for practicing engineers.engineers.
본 연구는 적정규모학교의 효율적인 육성을 위하여, 적정규모학교에 대한 이론적 고찰, 국내 학생수 및 학교현황 분석, 적정규모학교 육성사업 현황분석, 적정규모학교 가이드라인(안) 제안 등의 순서로 연구를 진행하였다. 적정규모학교 기준(안)은 시 도별 특성과 지역의 여건을 고려하며, 기존 선행연구들의 교육적 효과와 교육과정의 운영 효율성을 고려하여 이상적인 방향으로 제안하고자 한다. 본 연구에서는 적정규모학교의 효율적인 육성을 위하여, 적정규모학교에 대한 이론적 고찰, 국내 학생수 및 학교현황 분석, 적정규모학교 육성사업 현황분석을 통해 적정규모학교 가이드라인(안)을 제안하였다.
An experimental and numerical research was conducted to gain a deeper insight on the structural behaviour of deep-beams with indirect supports and to assess the size effects in the ultimate state behaviour. The experimental campaign focused on the influence of the reinforcement tie distribution height on the compression check of the support region and on the benefits of using unbonded prestressing steel. Three reduced scale specimens were tested and used to validate the results obtained with a nonlinear finite element model. As a good agreement could be found between the numerical and the experimental results, the numerical model was then further used to perform simulations in large scale deep-beams, with dimensions similar to the ones to be adopted in a practical case. Two sources of size effects were identified from the simulation results. Both sources are related to the concrete quasi-brittle behaviour and are responsible for increasing failure brittleness with increasing structural size. While in the laboratory models failure occurred both in the experimental tests as well as in the numerical simulations after reinforcement yielding, the numerically analysed large scale models exhibited shear failures with reinforcement still operating in the elastic range.
This study's primary aim is to check the existence of a representative volume element for granular materials and determine the link between the properties (responses) of macro structures and the size of the discrete particle assembly used to represent a constitutive relation in a two-scale model. In our two-scale method the boundary value problem on the macro level was solved using finite element method, based on the Cosserat continuum; the macro stresses and modulus were obtained using a solution of discrete particle assemblies at certain element integration points. Meanwhile, discrete particle assemblies were solved using discrete element method under boundary conditions provided by the macro deformation. Our investigations focused largely on the size effects of the discrete particle assembly and the radius of the particle on macro properties, such as deformation stiffness, bearing capacity and the residual strength of the granular structure. According to the numerical results, we suggest fitting formulas linking the values of different macro properties (responses) and size of discrete particle assemblies. In addition, this study also concerns the configuration and displacement fluctuation of discrete particle assemblies on the micro level, accompanied with the evolution of bearing capacity and deformation on the macro level.
Recent experiments have shown the 'size effects' in micro/nano scale. But the classical plasticity theories can not predict these size dependent deformation behaviors because their constitutive models have no characteristic material length scale. The Mechanism - based Strain Gradient(MSG) plasticity is proposed to analyze the non-uniform deformation behavior in micro/nano scale. The MSG plasticity is a multi-scale analysis connecting macro-scale deformation of the Statistically Stored Dislocation(SSD) and Geometrically Necessary Dislocation(GND) to the meso-scale deformation using the strain gradient. In this research we present a study of nano-indentation by the MSG plasticity. Using W. D. Nix and H. Gao s model, the analytic solution(including depth dependence of hardness) is obtained for the nano indentation , and furthermore it validated by the experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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