Natural convection of a magnetic fluid is different from that of Newtonian fluids because magnetic body force exists in an addition to gravity and buoyancy. In this paper, natural convection of a magnetic fluids(W-40) in a cubic cavity is examined by numerical and experimental method. One side wall was kept at a constant temperature($25^{\circ}C$), and the opposite side wall was also held at a constant but lower temperature($20^{\circ}C$). Under above conditions, various magnitudes of the magnetic fields were applied up. GSMAC scheme is used for a numerical method, and the thermo-sensitive liquid crystal film(R20C5A) is utilized in order to visualize wall-temperature distributions as an experimental method. This study has resulted in the following fact that the natural convection of a magnetic fluids is controlled by the direction and intensity of the magnetic fields.
In this paper, natural convection of a magnetic fluids(W-40) in a half circular pipe enclosure are investigated by numerical and experimental method. One side wall is kept at a constant temperature(25$^{\circ}C$), and the opposite side wall is also kept at a constant temperature(20$^{\circ}C$). Under above conditions, various magnitudes of the magnetic fields were applied up. Theoretical study through the governing equation derived by Siliomis is carried out with numerical analysis by the GSMAC Method. And the thermo-sensitive liquid crystal film(R20C5A) is utilized in order to visualize wall-temperature distributions as an experimental method. This study has resulted in the following fact that the natural convection of a magnetic fluids are controlled by the direction and intensity of the magnetic fields.
The present paper aims to study the influence of the magnetic field and initial stress on the 2-D problem of generalized thermo-viscoelastic material with voids subject to thermal loading by a laser pulse in the context of the Lord-Shulman and the classical dynamical coupled theories. The analytical expressions for the physical quantities are obtained in the physical domain by using the normal mode analysis. These expressions are calculated numerically for a specific material and explained graphically. Comparisons are made with the results predicted by the Lord-Shulman and the coupled theories in the presence and absence of the initial stress and the magnetic field.
In this paper, magneto-thermo-elastic problem of a thick truncated conical shell immersed in a uniform magnetic field and subjected to internal pressure is investigated. Material properties of the shell including the elastic modulus, magnetic permeability, coefficients of thermal expansion and conduction are assumed to be isotropic and graded through the thickness obeying the simple power law distribution, while the poison's ratio is assumed to be constant. The temperature distribution is assumed to be a function of the thickness direction. Governing equations of the truncated conical shell are derived in terms of components of displacement and thermal fields and discretised with the help of differential quadrature (DQ) method. Results are obtained for different values of power law index of material properties and effects of thermal load on displacement, stress, temperature and magnetic fields are studied. Results of the present method are compared with those of the finite element method.
In this paper, analysis of thermal post-buckling behaviors of sandwich nanobeams with two layers of multi-phase magneto-electro-thermo-elastic (METE) composites have been presented considering geometric imperfection effects. Multi-phase METE material is composed form piezoelectric and piezo-magnetic constituents for which the material properties can be controlled based on the percentages of the constituents. Nonlinear governing equations of sandwich nanobeam are derived based on nonlocal elasticity theory together with classic thin beam model and an analytical solution is provided. It will be shown that post-buckling behaviors of sandwich nanobeam in thermo-electro-magnetic field depend on the constituent's percentages. Buckling temperature of sandwich nanobeam is also affected by nonlocal scale factor, magnetic field intensity and electrical voltage.
Asrari, Reza;Ebrahimi, Farzad;Kheirikhah, Mohammad Mahdi
Structural Engineering and Mechanics
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v.75
no.6
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pp.659-674
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2020
The present paper employs nonlocal strain gradient theory (NSGT) to study buckling behavior of functionally graded magneto-electro-thermo-elastic (FG-METE) nanoshells under various physical fields. NSGT modeling of the nanoshell contains two size parameters, one related to nonlocal stress field and another related to strain gradients. It is considered that mechanical, thermal, electrical and magnetic loads are exerted to the nanoshell. Temperature field has uniform and linear variation in nanoshell thickness. According to a power-law function, piezo-magnetic, thermal and mechanical properties of the nanoshell are considered to be graded in thickness direction. Five coupled governing equations have been obtained by using Hamilton's principle and then solved implementing Galerkin's method. Influences of temperature field, electric voltage, magnetic potential, nonlocality, strain gradient parameter and FG material exponent on buckling loads of the FG-METE nanoshell have been studied in detail.
Ebrahimi, Farzad;Hosseini, S. Hamed S.;Selvamani, Rajendran
Structural Engineering and Mechanics
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v.73
no.5
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pp.565-584
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2020
The nonlinear thermo-electro-elastic buckling behavior of viscoelastic nanoplates under magnetic field is investigated based on nonlocal elasticity theory. Employing nonlinear strain-displacement relations, the geometrical nonlinearity is modeled while governing equations are derived through Hamilton's principle and they are solved applying semi-analytical generalized differential quadrature (GDQ) method. Eringen's nonlocal elasticity theory considers the effect of small size, which enables the present model to become effective in the analysis and design of nano-sensors and nano actuators. Based on Kelvin-Voigt model, the influence of the viscoelastic coefficient is also discussed. It is demonstrated that the GDQ method has high precision and computational efficiency in the buckling analysis of viscoelastic nanoplates. The good agreement between the results of this article and those available in literature validated the presented approach. The detailed mathematical derivations are presented and numerical investigations are performed while the emphasis is placed on investigating the effect of the several parameters such as electric voltage, small scale effects, elastomeric medium, magnetic field, temperature effects, the viscidity and aspect ratio of the nanoplate on its nonlinear buckling characteristics. It is explicitly shown that the thermo-electro-elastic nonlinear buckling behavior of viscoelastic nanoplates is significantly influenced by these effects. Numerical results are presented to serve as benchmarks for future analyses of viscoelastic nanoplates as fundamental elements in nanoelectromechanical systems.
In this paper, an analytical solution of displacement, strain and stress field for rotating thick-walled cylinder made of functionally graded material subjected to the uniform external magnetic field and thermal field in plane strain state has been studied. Stress, strain and displacement field as a function of radial coordinates considering magneto-thermo-elasticity are derived analytically. According to the Maxwell electro-dynamic equations, Lorentz force in term of displacement is obtained in cylindrical coordinates. Also, symmetric temperature distribution along the thickness of hollow cylinder is obtained by solving Fourier heat transfer equation in cylindrical coordinates. Using equation of equilibrium and thermo-mechanical constitutive equations associated with Lorentz force, a second-order inhomogeneous differential equation in term of displacement is obtained and will be solved analytically. Except Poisson's ratio, other mechanical properties such as elasticity modulus, density, magnetic permeability coefficient, heat conduction coefficient and thermal expansion coefficient are assumed to vary through the thickness according to a power law. In results analysis, non-homogeneity parameter has been chosen arbitrary and inner and outer surface of cylinder are assumed to be rich metal and rich ceramic, respectively. The effect of rotation, thermal, magnetic field and non-homogeneity parameter of functionally graded material which indicates percentages of cylinder's constituents are studied on displacement, Von Mises equivalent stress and Von Mises equivalent strain fields.
By employing a quasi-3D plate formulation, the present research studies static stability of magneto-electro-thermo-elastic functional grading (METE-FG) nano-sized plates. Accordingly, influences of shear deformations as well as thickness stretching have been incorporated. The gradation of piezo-magnetic and elastic properties of the nano-sized plate have been described based on power-law functions. The size-dependent formulation for the nano-sized plate is provided in the context of nonlocal elasticity theory. The governing equations are established with the usage of Hamilton's rule and then analytically solved for diverse magnetic-electric intensities. Obtained findings demonstrate that buckling behavior of considered nanoplate relies on the variation of material exponent, electro-magnetic field, nonlocal coefficient and boundary conditions.
Natural convection of a magnetic fluid is different from that of Newtonian fluids because a magnetic body force exists in an addition to gravity and buoyancy forces. In this paper, the natural convection of a magnetic fluids (W-40) in a rectangular enclosure is investigated by numerical and experimental methods. One side wall is kept at a constant temperature ($25^{\circ}C$), and the opposite side wall is also kept at a constant temperature ($20^{\circ}C$), Under above conditions, the magnitude of the magnetic fields were varied and applied. GSMAC scheme is used for the numerical method, and the thermo-sensitive liquid crystal film (R20C5A) is utilized in order to visualize wall-temperature distributions as an experimental verification. This study has resulted in the following fact that the natural convection of a magnetic fluid is controlled by the direction and intensity of the magnetic fields.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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