به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « Nonlocal theory » در نشریات گروه « فنی و مهندسی »

  • پیمان یوسفی*، محمد خدادادی
    در این مقاله حل دقیق ارتعاش برون صفحه ای نانو ورق های مستطیلی نسبتا ضخیم براساس تیوری غیر محلی تغییر شکل برشی سینوسی اصلاح شده با در نظر گرفتن شرایط مرزی لوی ارایه شده است. هدف اصلی این تحقیق بررسی اثر مقیاس کوچک بر پارامترهای فرکانسی نانو ورق های مستطیلی نسبتا ضخیم می باشد. برای توصیف تاثیرات مقیاس کوچک بر ارتعاش خارج از صفحه ی نانو ورق مستطیلی از تیوری غیر محلی ارینگن استفاده شده. شرایط مرزی لوی مشتمل بر شش حالت مختلف شامل دو ضلع موازی ورق مستطیلی دارای تکیه گاه ساده و اضلاع دیگر ترکیبی از شرایط مرزی ساده، گیردار و آزاد می باشند. معادلات حاکم بر حرکت و شرایط مرزی با استفاده از اصل همیلتون بدست آمده است. دقت روش حاضر بدون احتیاج به هرگونه تقریبی می تواند به عنوان معیار مرجع مورد استفاده قرار گیرد. کارایی نتایج عددی حاصله با نتایج ارایه شده در مراجع معتبر که از سایر روش ها بدست آمده اند اعتبارسنجی شده است، نهایتا تاثیر شرایط مرزی مختلف، نسبت ضخامت به طول، پارامتر مقیاس کوچک و نسبت عرض به طول روی پارامتر بی بعد فرکانسی و نسبت فرکانسی (نسبت فرکانس طبیعی نانو ورق به فرکانس طبیعی ورق) با در نظر گرفتن جزییات مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
    کلید واژگان: تئوری غیرمحلی, تغییر شکل برشی سینوسی, ارتعاش برون- صفحه ای}
    Peyman Yousefi *, Mohammad Khodadadi
    In this paper, exact close form solution for out of plane free flexural vibration of moderately thick rectangular nano-plates are presented based on nonlocal sinusoidal shear deformation theory, with assumptions of the Levy's type boundary conditions, for the first time. The aim of this study is to evaluate the effect of small-scale parameters on the frequency parameters of the moderately thick rectangular nano-plates. To describe the effects of small-scale parameters on vibrations of rectangular nanoplates, the Eringen theory is used. the Levy's type boundary conditions is a combination of six different boundary conditions; specifically, two opposite edges are simply supported and any of the other two edges can be simply supported, clamped or free. Governing equations of motion and boundary conditions of the plate are derived by using the Hamilton’s principle. The present analytical solution can be obtained with any required accuracy and can be used as benchmark. Numerical results are presented to illustrate the effectiveness of the proposed method compared to other methods reported in the literature. Finally, the effect of boundary conditions, aspect ratios, small scale parameter and thickness ratios on nondimensional natural frequency parameters and frequency ratios are examined and discussed in detail.
    Keywords: Nonlocal theory, Sinusoidal shear deformation, Out-of-plane vibration}
  • مسعود مینائی *، موسی رضایی، وحید عرب ملکی

    رفتار ارتعاشات عرضی و پایداری نانولوله‌های ویسکوالاستیک تحت میدان مغناطیسی به صورت تحلیلی بررسی شده است. با در نظر گرفتن تیوری غیرموضعی مدل تیر تیموشنکو و بکارگیری تیوری ویسکوالاستیک جامد استاندارد خطی، معادلات دیفرانسیل حاکم بر حرکت استخراج شده است. نیروی مغناطیسی لورنتس حاصل از میدان مغناطیسی با استفاده از معادلات ماکسول محاسبه و از حل تحلیلی معادله مقدار ویژه برای نانولوله با شرایط مرزی تکیه‌گاه‌های ساده در دو انتها استخراج شده است. در ادامه اثر شدت میدان مغناطیسی، ضریب لاغری و پارامتر غیرموضعی روی فرکانس‌های طبیعی و بار کمانشی سیستم مطالعه شده است. پس از بررسی صحت مدل، نتایج با استفاده از نمودارها و جداول مناسبی ارایه شده و مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

    کلید واژگان: نانولوله کربنی, مدل تیر تیموشنکو, تئوری غیرموضعی رفتار ویسکوالاستیک میدان مغناطیسی}
    masoud minaei *, Mousa Rezaee, Vahid Arab Maleki

    In this paper flexural vibration and buckling analysis of the viscoelastic nanotube under electromagnetic force is investigated analytically. In order to consider more realistic assumptions, the linear solid viscoelastic model is used. The differential equations of motion are derived via the nonlocal Timoshenko beam theory. The Lorentz magnetic force is obtained from the Maxwell's relation. The analytical method is used to obtain nonlocal natural frequencies and buckling load of the system. The influence of magnetic field, aspect ratio and nanoscale effects on the natural frequencies and buckling load are studied. Then the results are validated and illustrated with appropriate figures and tables.

    Keywords: Carbon Nanotube, Magnetic Field, Viscoelastic, Timoshenko Beam, Nonlocal theory}
  • M .Mahinzare, S. Amanpanah, M. Ghadiri *

    This paper represented a numerical technique for discovering the vibrational behavior of a two-directional FGM (2-FGM) nanobeam exposed to thermal load for the first time. Mechanical attributes of two-directional FGM (2-FGM) nanobeam are changed along the thickness and length directions of nanobeam. The nonlocal Eringen parameter is taken into the nonlocal elasticity theory (NET). Uniform temperature rise (UTR), linear temperature rise (LTR), non-linear temperature rise (NLTR) and sinusoidal temperature rise (STR) during the thickness and length directions of nanobeam is analyzed. Third-order shear deformation theory (TSDT) is used to derive the governing equations of motion and associated boundary conditions of the two-directional FGM (2-FGM) nanobeam via Hamilton’s principle. The differential quadrature method (DQM) is employed to achieve the natural frequency of two-directional FGM (2-FGM) nanobeam. A parametric study is led to assess the efficacy of coefficients of two-directional FGM (2-FGM), Nonlocal parameter, FG power index, temperature changes, thermal rises loading and temperature rises on the non-dimensional natural frequencies of two-directional FGM (2-FGM) nanobeam.

    Keywords: Free vibration, Two directional FGM, Thermal load, Nonlocal theory, Nanobeam}
  • A. Fatahi-Vajari *, Z. Azimzadeh

    This paper investigates the nonlinear-coupled radial-axial vibration of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) based on numerical methods. Two coupled partial differential equations that govern the nonlinearcoupled radial-axial vibration for such nanotube are derived using nonlocal doublet mechanics (DM) theory. To obtain the nonlinear natural frequencies in coupled radial-axial vibration mode, these equations are solved using Homotopic perturbation method (HPM). It is found that the coupled radial-axial vibrational frequencies are complicated due to coupling between two vibration modes. The influences of some commonly used boundary conditions, changes in vibration modes and variations of the nanotubes geometrical parameters on the nonlinear-coupled radial-axial vibration characteristics of SWCNTs are discussed. It was shown that boundary conditions and maximum vibration velocity play significant roles in the nonlinear-coupled radial-axial vibration response of SWCNTs. It was shown that unlike the linear one, the nonlinear natural frequencies are dependent to maximum vibration velocity. Increasing the maximum vibration velocity increases the natural frequency of vibration compared to the prediction of the linear model. However, with increase in tube length, the effect of the maximum vibration velocity on the natural frequencies decreases. It was also shown that the amount and variation of nonlinear natural frequencies are more apparent in higher vibration modes and two clamped boundary conditions. To show the accuracy and capability of this method, the results obtained herein are compared with the fourth order Runge-Kuta numerical results and also with the other available results and good agreement is observed. It is notable that the results generated herein are new and can be served as a benchmark for future works.

    Keywords: : Nonlinear coupled radial-axial vibration, Homotopicperturbation method, Nonlocal theory, Natural frequency, Single-walledcarbon nanotubes}
  • Vahid Atabakhshian, Alireza Shooshtari *
    In this study, the dynamical instabilities of an embedded smart micro-shell conveying pulsating fluid flow is investigated based on nonlocal piezoelasticity theory and nonlinear cylindrical shell model. The micro-shell is surrounded by an elastic foundation which is suitable for both Winkler spring and Pasternak shear modules. The internal fluid flow is considered to be purely harmonic, irrotational, isentropic, Newtonian and incompressible and it is mathematically modeled using linear potential flow theory, time mean Navier Stokes equations and Knudsen number. For more reality of the micro-scale problem the pulsating viscous effects as well as the slip boundary condition are also taken into accounts. Employing the modified Lagrange equations of motion for open systems, the nonlinear coupled governing equations are achieved and consequently the instability boundaries are obtained using the Bolotin’s method. In the numerical results section, a comprehensive discussion is made on the dynamical instabilities of the system (such as divergence; flutter and parametric resonance). It is found that applying positive electric potential field will improve the stability of the system as an actuator or as a vibration amplitude controller in the Micro Electro Mechanical Systems.
    Keywords: Dynamical instability, Pulsating flow, Smart materials, Cylindrical Shell, Nonlocal theory}
  • A Fatahi Vajari *, Z Azimzadeh

    This paper investigates the bending vibration of rotating single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) based on nonlocal theory. To this end, the rotating SWCNTs system modeled as a beam with a circular cross section and the Euler-Bernoulli beam theory (EBT) is applied with added effects such as rotary inertia, gyroscopic effect and rotor mass unbalance. Using nonlocal theory, two coupled sixth order partial differential equations that govern the vibration of rotating SWCNTs are derived. To obtain the natural frequency and dynamic response of the nanorotor system, the equation of motion for the rotating SWCNTs are solved. It is found that there are two frequencies in the frequency spectrum. The positive rootintroduced as forward whirling mode, while the negative root represents backward whirling mode. The detailed mathematical derivations are presented while the emphasis is placed on investigating the effect of the several parameters such as, tube radius, angular velocity and small scale parameter on the vibration behavior of rotating nanotubes. It is explicitly shown that the vibration of a spinning nanotube is significantly influenced by these effects. To validate the accuracy and efficiency of this work, the results obtained herein are compared with the existing theoretical and experimental results and good agreement is observed. To the knowledge of authors, the vibration of rotating SWCNTs considering gyroscopic effect has not investigated analytically yet and then the results generated herein can be served as a benchmark for future works.

    Keywords: Nonlocal theory, Gyroscopic effect, Forward, backward natural frequencies, Scale parameter, Rotating single-walled carbon nanotubes}
  • حسین کارامد، ستار مالکی، عطیه اندخشیده*
    در این مقاله میکروسکوپ نیروی اتمی بر اساس تئوری غیرکلاسیک غیرمحلی مدل سازی شده و ارتعاشات غیرخطی در این سیستم تحلیل و کنترل می شود. در این مدل سازی معادله حاکم بر نانوکانتیلور اویلر- برنولی  با در نظر گرفتن غیرخطی هندسی فون کارمن و بر اساس تئوری الاستیسیته غیرمحلی ارینگن با استفاده از اصل همیلتون استخراج می شود. در گام بعد با به کاربردن روش گالرکین، معادله دیفرانسیل حاکم بر دینامیک میکروسکوپ نیروی اتمی در حضور نیروهای جاذبه و دافعه واندروالس به دست می آید. معادله غیرخطی حاکم با استفاده از روش مقیاس های زمانی چندگانه حل شده و تشدیدهای اولیه و ثانویه میکروسکوپ نیروی اتمی مطالعه می شود. در این راستا منحنی های پاسخ فرکانسی و دامنه پاسخ برحسب دامنه تحریک، برای تشدیدهای اولیه، سوپرهارمونیک و ساب هارمونیک به ازای مقادیر مختلف پارامتر غیرمحلی رسم می شود. بر این اساس، نشان داده می شود که تشدیدهای اولیه، سوپرهارمونیک و ساب هارمونیک میکروسکوپ نیروی اتمی به طور چشمگیری تحت تاثیر پارامتر غیرمحلی هستند. نتایج به دست آمده نشان می دهند که استفاده از تئوری غیرمحلی برای تحلیل ارتعاشات غیرخطی میکروسکوپ نیروی اتمی یک ضرورت اساسی است. سپس، علاوه بر تحلیل دینامیکی، با طراحی و به کاربردن کنترلر مقاوم تطبیقی فازی، ارتعاشات آشوبناک در مدل غیرمحلی میکروسکوپ نیروی اتمی به طور کامل کنترل و حذف می شود. برای این کار کنترلر مقاوم تطبیقی فازی به عنوان یک روش قدرتمند به منظور کنترل آشوب در مدل غیرمحلی میکروسکوپ نیروی اتمی استفاده می شود. نتایج به دست آمده در فرآیند طراحی و کنترل میکروسکوپ نیروی اتمی کاربرد دارد.
    کلید واژگان: میکروسکوپ نیروی اتمی, نانوکانتیلور, تئوری غیرمحلی, مقیاس های زمانی چندگانه, کنترل آشوب}
    H. Karamad, S. Maleki, A. Andakhshideh*
    In this paper, an atomic force microscope is modeled based on non-classical nonlocal theory and nonlinear vibration of the system is analyzed and controlled. In this modeling, the Hamilton principle is used to derive the governing equation of Euler-Bernoulli nanocantilever based on the Eringen nonlocal elasticity theory considering Von-Karman geometric non-linearity. In the next step, using the Galerkin method, the governing dynamics differential equation of the atomic force microscope is obtained in the presence of attractive and repulsive van der Waals forces. The governing nonlinear equation is solved by employing multiple time scales method, and primary and secondary resonance of the atomic force microscope is studied. In this regard, the frequency response and excitation amplitude curves of primary, superharmonic and subharmonic resonances are plotted for different values ​​of the nonlocal parameter. Accordingly, it is shown that primary, superharmonic and subharmonic resonances of atomic force microscope are significantly affected by the nonlocal parameter. The results show that the use of nonlocal theory is a fundamental necessity for analyzing nonlinear vibrations of the atomic force microscope. Then, in addition to dynamic analysis, the chaotic vibrations are completely controlled and removed in the nonlocal model of the atomic force microscope by designing and implementing the robust adaptive fuzzy controller. For this task, the robust adaptive fuzzy controller which is considered as a powerful method of chaos controlling is used in the nonlocal model of atomic force microscope. The obtained results are used in the design and control process of the atomic force microscope.
    Keywords: Atomic Force Microscope, Nanocantilever, Nonlocal Theory, Multiple Time Scales, Chaos Control}
  • Korosh Khorshidi *, Mahdi Karimi
    In the present work, thermo-electro vibration of the piezoelectric nanoplates resting on the elastic foundations using nonlocal elasticity theory are considered. In-plane and transverse displacements of the nanoplate have been approximated by six different modified shear deformation plate theories considering transverse shear deformation effects and rotary inertia. Moreover, two new distributions of transverse shear stress along the thickness of the nanoplate were introduced for the first time. The equations of motion were derived by implementing Hamilton’s principle and solved using analytical method for various boundary conditions including SSSS, CSSS, CSCS, CCSS and CCCC. Based on a comparison with the previously published results, the accuracy of the results was confirmed. Finally, the effects of different parameters such as boundary conditions, variations of the thickness to length ratio, aspect ratio, increasing temperature, external voltage, foundation coefficients and length scale on the natural frequency of the plate were shown and discussed in details.
    Keywords: Analytical method, Elastic foundation, Piezoelectric nanoplates, Nonlocal theory}
  • علی عزیزی، علیرضا ستوده*
    در این مقاله خمش و ارتعاش آزاد نانو ورق مدرج تابعی با استفاده از یک نظریه ورق مرتبه بالای مثلثاتی جدید بررسی شده است. معادلات حاکمه با استفاده از اصل همیلتون استخراج گردیده و سپس حل دقیق خمش و ارتعاش آزاد نانو ورق مستطیلی با شرط مرزی ساده به کمک روش ناویر به دست آمده است. همچنین ازنظریه غیرمحلی برای لحاظ اثرات اندازه استفاده شده است. خواص مکانیکی نانو ورق مدرج تابعی با تابع توانی در راستای ضخامت تغییر می کند. به منظور تایید دقت نظریه ارائه شده، نتایج حاصل از حل حاضر با نتایج موجود مقایسه شده است و مطابقت بسیار خوبی حاصل گردیده است. همچنین، اثرات نسبت طول به ضخامت، نسبت ابعادی درون صفحه ای و پارامتر غیرمحلی روی رفتار خمشی و ارتعاش آزاد نانو ورق بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که لحاظ پارامتر غیرمحلی در معادله حاکمه یا افزایش مقدار شاخص توانی، باعث کاهش بسامد طبیعی و افزایش خیز نانو ورق می شود و به عبارت دیگر موجب کاهش سفتی نانو ورق می گردد. در ضمن با افزایش طول نانو ورق یا نسبت ابعادی، تاثیر پارامتر غیرمحلی و اثرات اندازه کاهش می یابد. همچنین، نظریه ارائه شده علاوه بر ارائه جوا بهای دقیق خمش و ارتعاش آزاد برای نانو ورق ضخیم و نسبتا ضخیم با هزینه محاسباتی کم، توزیع سهمیوار تنش برشی درون ضخامت را پیش بینی می کند.
    کلید واژگان: نانو ورق مدرج تابعی, نظریه ورق مرتبه بالای مثلثاتی جدید, نظریه غیر محلی, خمش, ارتعاش آزاد}
    A. Azizi*, A. Setoodeh
    In this paper, bending and free vibration analyses of functionally graded nano-plates are investigated using a new trigonometric higher-order plate theory. The governing equations are developed by employing Hamilton’s principle and then a Navier-type analytical solution for bending and free vibration of simply supported rectangular FG nano-plates is obtained. Furthermore, the nonlocal theory of elasticity is used to take into account the small scale effects. The mechanical properties of the functionally graded nano-plates are assumed to vary by a power law function through the thickness. In order to confirm the accuracy of the present theory, the obtained results from the present solution are compared with the existed results, and a very good agreement is achieved. Moreover, the effects of length-to-thickness ratio, aspect ratio and nonlocal parameter on the bending and free vibration solutions are investigated. The results demonstrate that the inclusion of nonlocal parameter in governing equations or increasing the power index, leads to reduction of the natural frequency and increasing of the deflection and in another word the nano-plate stiffness is reduced. Also, the impact of the nonlocal parameter and size effects is reduced by increasing the length of the nano-plate or aspect ratio. Furthermore, the present theory not only provides exact solution for the bending and free vibration of thick and moderately thick functionally graded nano-plates with minimum computational cost, but also exhibits the parabolic distribution of the shear stress through the thickness.
    Keywords: Functionally graded nano-plate, Trigonometric higher-order theory, Nonlocal theory, bending, free vibration}
  • احمد قاسمی قلعه بهمن، علی خاکباز
    این مطالعه با هدف بررسی ارتعاشات عرضی صفحات گرافن تک لایه و دو لایه واقع در محیط الاستیک بر اساس تئوری تغییر شکل مرتبه سوم برشی با در نظر گرفتن اثر نیروی محوری و در غالب نظریه الاستیسیه غیرموضعی ارینگن انجام شده است که در آن معادلات حاکم بر حرکت با استفاده از اصل همیلتون بدست آمده است. برتری مدل پیوسته غیرموضعی مورد مطالعه نسبت به همتای موضعی آن، در نظر گرفتن اثر اندازه روی رفتار مکانیکی سازه می باشد. نتایج حاصل از یک تحلیل فرکانس طبیعی برای شرایط مختلف مانند تاثیر اندازه و نسبت ابعادی، نیروی محوری، ضریب غیرموضعی و اثرات ناشی از تغییر در خواص سفتی محیط الاستیک اطراف با استفاده از روش ناویر و برای شرایط مرزی تکیه گاه ساده بدست آمده است. با توجه به اینکه در صفحه گرافن دولایه، سیستم دارای یک مود ارتعاشی هم فاز ویک مود ارتعاشی غیر هم فاز با اختلاف فاز 180 درجه است، تاثیر نیروی ون دروالس در هر دو مود ارتعاشی مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شد که نیروی ون دروالس اثری روی مود ارتعاشی هم فاز نداشته و با افزایش آن فرکانس غیرهم فاز افزایش می یا بد. همچنین مشخص شد که پارامتر غیرموضعی یک پارامتر ثابت نبوده بلکه مقدار آن به اندازه و ساختار اتمی مانند آرایش کایرال یا زیگزاگ و حتی به نوع شرایط مرزی وابسته است.
    کلید واژگان: نظریه غیرموضعی, ارتعاشات آزاد, صفحه گرافن, تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم, نیروی محوری}
    Ahmad Ghasemi Ghalebahman, Ali Khakbaz
    This study aims to investigate the transverse vibration of single- and double-layered graphene sheets embedded in an elastic medium based on the third-order shear deformation theory considering the axial force effect within the framework of Eringen’s nonlocal elasticity theory, where the governing equations of motion are obtained using Hamilton’s principle. The superiority of the studied non-local continuum model to its local counterpart is to consider the effect of size on the mechanical behavior of the structure. The results from a natural frequency analysis are obtained for different conditions such as the effect of size and aspect ratio, axial force, nonlocal coefficient, and change in the stiffness properties of the surrounding elastic medium by using the Navier-type solution for simply supported boundary conditions. Given that in a double-layered graphene sheet, the system has an in-phase vibrational mode and anti-phase vibrational mode with 180-degrees phase difference, the effect of van der Waals force on both vibrational modes is attempted to be investigated and it is shown that the van der Waals force has no effect on in-phase vibrational mode and by increasing it, the anti-phase frequency increases. It is also demonstrated that the nonlocal parameter is not a constant parameter but its value depends on the size and atomic structure, like chiral and zigzag configurations, and even on the type of boundary conditions.
    Keywords: Nonlocal theory, Free vibration, Graphene sheet, Third-order shear deformation theory, Axial force}
  • Ali Zargaripoor, Alireza Daneshmehr *, Imman Isaac Hosseini, Amir Rajabpoor
    In this paper, an analysis of free vibration in functionally graded nanoplate is presented. Third-order shear deformation plate theory is used to reach more accuracy in results. Small-scale effects are investigated using Eringen`s nonlocal theory. The governing equations of motion are obtained by Hamilton`s principle. It is assumed that the properties of nanoplates vary through their thicknesses according to a volume fraction power law distribution. The finite element method (FEM) is presented to model the functionally graded nanoplate and solve mathematical equations accurately. The finite element formulation for HSDT nanoplate is also presented. Natural frequencies of FG nanoplate with various boundary conditions are compared with available results in the literature. At the end some numerical results are presented to evaluate the influence of different parameters, such as power law index, nonlocal parameter, aspect ratio and aspect of length to thickness of nanoplate. In addition, all combinations of simply supported and clamped boundary conditions are considered.
    Keywords: FEM, HSDT Plate, Free Vibration, FG Nanoplates, Nonlocal Theory}
  • M. Zarei, M. Ghalami-Choobar, G.H. Rahimi, G.R. Faghani
    In this paper, axisymmetric free vibration analysis of a circular Nano-plate having variable thickness was studied. The variation in thickness of plate was considered as a linearly in radial direction. Nonlocal elasticity theory was utilized to take into account size-dependent effects. Ritz functions was utilized to obtain the frequency equations for simply supported and clamped boundary. To verify accuracy of Ritz method, differential transform method (DTM) also used to drive the size dependent natural frequencies of circular nano-plates. The validity of solutions was performed by comparing present results with those of the literature for both classical plate and nano plate. Effect of nonlocal parameter, mode number and taper parameter on the natural frequency are investigated. Results showed that taper parameter has significant effect on the non-dimensional frequency and its effects on the clamped boundary condition is more than simply support.
    Keywords: Nonlocal theory, Axisymmetric vibration, Variable thickness plate, Ritz method, Differential transform method.}
  • Mehdi Zarei *, Gholamreza Faghani, Mehran Ghalami, Gholam Hossien Rahimi
    In this paper, buckling and free vibration analysis of a circular tapered nanoplate subjected to in-plane forces were studied. The linear variation of the plate thickness was considered in radial direction. Nonlocal elasticity theory was employed to capture size-dependent effects. The Raleigh-Ritz method and differential transform method were utilized to obtain the frequency equations for simply supported and clamped boundary conditions. To verify the accuracy of the Ritz method, the differential transform method (DTM) was also used to drive the size-dependent natural frequencies of circular nanoplates. Both methods reported good results. The validity of solutions was performed by comparing the present results with those of the literature for both classical plate and nanoplate. The effects of nonlocal parameter, mode number, and taper parameter on the natural frequency were investigated. The results showed that increasing the taper parameter causes increasing of buckling load and natural frequencies, and its effects on the clamped boundary condition is more than the simply support.
    Keywords: nonlocal theory, axisymmetric vibration analysis, variable thickness plate, Ritz method, Differential Transform method}
  • Yaghoub Tadi Beni *, Seyyed Mohammad Fatemi
    Using differential quadrature method (DQM), this study investigated pull-in instability of beam-type nano-switches under the effects of small-scale and intermolecular forces including the van der Waals (vdW) and the Casimir forces. In these nano-switches, electrostatic forces served as the driving force, and von-Karman type nonlinear strain was used to examine nonlinear geometric effects. To derive nonlinear governing equations as well as the related boundary conditions for the nano-beam, variation method was used. Besides, to study the influence of size effect, the nonlocal elasticity theory was employed and the resulting governing equations were solved using DQM. Finally, the pull-in parameters were studied using the nonlocal theory and the results were compared with the numerical results of the classical continuum theory as well as experimental results contained in the references. Results demonstrated that taking into consideration the von-Karman type nonlinear strain increases the beam stiffness and hence, the pull-in voltage. Besides, use of the small scale, compared with the classical theory of elasticity, yields results much closer to experimental results.
    Keywords: Nano-switches, NEMS, Nonlocal theory, Pull-in instability, DQM, Nonlinear geometry}
  • فاروق بابایی بیردایی*، بشیر بهجت
    نانو تیر یکی از مهمترین نانو ساختارها با کاربرد در زمینه های مختلف از جمله ساخت سیستم های نانو الکترومکانیکال با وزن کم، مصرف انرژی پایین و حساسیت بالا برای استفاده در پزشکی، رایانه، بیوحسگرها و... می باشد. از آنجا که رفتار مواد در مقیاس نانو تفاوت آشکاری با رفتار در مقیاس معمول دارد، روش های متنوع و جدیدی برای مطالعه رفتار مکانیکی مواد در مقیاس نانو ابداع شده اند؛ یکی از این روش ها استفاده از مدل غیرموضعی می باشد. در این مقاله رفتار تیر بر روی بستر الاستیک غیرخطی با در نظر گرفتن اثرات غیر موضعی در ابعاد نانو بررسی شده است. از تئوری تیر اویلر-برنولی برای مدلسازی تیر استفاده شده است. معادلات حاکم بر رفتار تیر با استفاده از روش جابجایی مجازی به دست آمده است و از روش تحلیلی برای حل معادلات حاکم بر مسئله استفاده شده است. مقادیر خیز بیشینه، بار کمانش بحرانی و فرکانس طبیعی برای شرط مرزی تکیه گاه ساده به ازای مقادیر مختلف ثابت فنری و پارامتر غیر موضعی به دست آمده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که لحاظ کردن اثرات غیر موضعی موجب افزایش خیز و کاهش نیروی کمانش بحرانی و فرکانس طبیعی می شود. همچنین بستر الاستیک موجب کاهش خیز و افزایش نیروی کمانش بحرانی و فرکانس طبیعی می شود.
    کلید واژگان: تئوری غیرموضعی, بستر الاستیک پسترناک, تحلیل استاتیکی, کمانشی و ارتعاشی}
    F. Babaei Birdaei*, B. Behjat
    Nano-beam is one of the most important nano-structures with applications in different fields such as NEMS (Nano electromechanical systems) considering their low weight, low energy consumption and high sensitivity for use in medical, computer, bio-sensors and etc. Since the behavior of material in nano scale is different from usual scales, new methods are innovated to study the mechanical behavior of material in nano scale which one of them is nonlocal model. In this paper, nonlocal elasticity theory is used to describe the behavior of beam on the nonlinear elastic foundation. The Euler-Bernoulli beam theory is used to modeling the beam. The governing equations are obtained using principle of virtual displacements and analytical solution is used to solve governing equations. Maximum deflection, critical buckling load and natural frequencies for simply supported boundary condition and different spring constant, and nonlocal parameter is presented. The obtained results show that deflection is increased and critical buckling load and natural frequencies are decreased by considering nonlocal effects. Also elastic foundation decreases deflection and increases critical buckling load and natural frequencies.
    Keywords: Nonlocal Theory, Pasternak Elastic Foundation, Vibration, Buckling, Static Analysis}
  • فرشاد یادگاری، اردشیر کرمی محمدی*
    ویژگی های بی نظیر گرافن، زمینه را برای استفاده از این ماده در موارد گوناگون از جمله سیستم های دارای حرکت محوری در ابعاد نانو فراهم کرده است. وجود حرکت محوری در سیستم ها موجب تغییر رفتار دینامیکی و ارتعاشی آن ها می گردد. در این پژوهش ارتعاشات یک نوار گرافنی دولایه دارای سرعت محوری ثابت با در نظر گرفتن اثر برش بین لایه ای و از طریق تئوری غیرموضعی الاستیسیته بررسی شده است. بر مبنای این تئوری تنش در یک نقطه تابعی از کرنش در تمام نقاط جسم است. با توجه به ضخامت بسیار پایین لایه های گرافن و طول نوار، هر لایه بر اساس تئوری تیر اویلر برنولی مدل شده است. فرض بر این بوده است که جابه جایی های عرضی و انحنای هر دو لایه با هم برابر بوده و هیچ گونه جدایی بین سطوح لایه ها هنگام حرکت رخ ندهد. یک مدول برشی برای در نظر گرفتن اثر برش بین لایه ای ناشی از پیوندهای ضعیف واندروالس در انرژی پتانسیل سیستم وارد شده است. با استفاده از روش همیلتون معادله سیستم به دست آمده و به کمک روش گالرکین حل شده است. نتایجی برای شرایط مرزی یک سرگیردار- یک سرآزاد به دست آمده و با نتایج سایر مقالات موجود نیز مقایسه و اعتبارسنجی شده است. نتایج کاملتر برای شرایط مرزی دوسرمفصل به دست آمده و مشاهده می شود افزایش سرعت محوری موجب ایجاد ناپایداری های دیورژانس و فلاتر در سیستم می شود. همچنین تاثیر تغییرات مدول برشی و پارامتر غیرموضعی بر روی سرعت های بحرانی بررسی شده است.
    کلید واژگان: ارتعاشات, نوار گرافن, حرکت محوری, تئوری غیرموضعی, ناپایداری}
    Farshad Yadegari, Ardeshir Karami Mohammadi *
    Inimitable properties of graphene sheets enable a variety of applications such as axially moving nanodevices. Axial velocity affects dynamical response of systems. In this study linear vibration of an axially moving two-layer graphene nonoribbon with interlayer shear effect is proposed using nonlocal elasticity theory. Based on this theory stress at a point is a function of strain at all other points of the body. Euler-Bernoulli theory is used to model the system due to nanoribbon thickness and length. It is assumed that the layers have the same transverse displacement and curvature and there is no transverse separation between layers surfaces. A shear modulus is imported in the potential energy expression in order to consider the interlayer shear effect due to weak Van der Waals forces. Governing equations are obtained using Hamilton’s principle and are solved by Galerkin approach. Results for clamped-free boundary conditions are presented and compared to other available studies. Results for pinned-pinned boundary conditions are presented and it is observed that increasing axial velocity causes divergence and flutter instabilities in the system. Effects of different shear modulus and nonlocal parameter on critical speeds are also proposed.
    Keywords: Vibration, Graphene nonoribbon, Axially moving, Nonlocal theory, Instability}
  • Shiva Valilou, Rasoul Shabani, Ghader Rezazadeh
    This paper investigates the nonlinear resonant behavior of a capacitive micro-beam based on the nonlocal theory of elasticity. The micro-beam is deflected by a DC voltage, where it acts as a micro-resonator by superimposing an AC voltage. Taking into account stretching effects, the Galerkin projection method is used to discretize the partial differential equations into a set of nonlinear, ordinary differential equations. Multiple-scales method is used to obtain an approximate analytical solution to construct the nonlinear resonant curves of the transverse vibration amplitude. Taking into account the classical and nonlocal elasticity theories, the frequency response curves are plotted for different values of DC voltage. Effects of mid-plane stretching on the resonant curves are also examined. The hardening behavior of the system is shown to decrease due to the presence of the nonlocality as well as the DC voltage. However, mid-plane stretching increases the hardening effects. The results show that, in spite of the existence of nonlinearity in the system, this conflict effect can result in a linear frequency response curve for some values of the nonlocal parameter.
    Keywords: Nonlocal theory, nonlinear dynamics, frequency response, perturbation method}
  • محمد فرجی اسکویی، رضا انصاری خلخالی
    ریاضیات با مرتبه کسری شاخه ای از ریاضیات می باشد که در دهه های اخیر مورد توجه فراوان دانشمندان علوم مختلف از جمله مهندسی قرار گرفته است. از جمله کاربردهای این شاخه در مهندسی می توان به مدلسازی مواد ویسکوالاستیک توسط مشتقات با مرتبه کسری اشاره کرد. در این مقاله سعی شده است با وارد کردن ریاضیات کسری تحت عنوان معادله سازگاری مواد ویسکوالاستیک، در تئوری غیرموضعی، یک نانوتیر اویلر-برنولی ویسکوالاستیک با شرایط مرزی مختلف در دو انتها مدل شود. برای حل معادلات استخراج شده، مشخصات مواد مربوط به یک نانولوله کربنی در نظر گرفته شده است. با دو روش کاملا عددی و عددی- تحلیلی، پاسخ های زمانی مربوط به سیستم بدست آمده است. روش اصلی به کارگرفته شده یک روش کاملا عددی می باشد و در آن از ماتریس های اپراتور مشتق گیر، برای گسسته سازی معادلات در حوزه مکان و زمان استفاده شده است. روش دوم برای اعتبارسنجی نتایج بدست آمده از روش قبل ارائه شده است، در این روش با استفاده از رهیافت گلرکین معادله مربوط به سیستم به یک معادله دیفرانسیل معمولی در حوزه زمان تبدیل شده است، سپس معادله حاصل با یک روش عددی انتگرال گیری مستقیم حل شده است. در انتها در یک بررسی موردی، تاثیر پارامترهای مختلف از جمله مرتبه کسری لحاظ شده، ضریب ویسکوالاستیسیته و ضریب تئوری غیرموضعی بر پاسخ های زمانی تیر اویلر-برنولی تحت شرایط مرزی مختلف مطالعه شده است.
    کلید واژگان: ویسکوالاستیسیته, ریاضیات کسری, تئوری غیرموضعی, نانوتیر اویلر, برنولی}
    Mohammad Faraji Oskouie, Reza Ansari Khalkhali
    Fractional calculus is a branch of mathematics which in recent decades has been of great interest to scientists in various disciplines, including engineering. One of the applications of this branch in engineering, is in modeling the viscoelastic materials using fractional differentiation. In this article, by inserting fractional calculus as a viscoelastic material compatibility equations in nonlocal beam theory, a viscoelastic Euler-Bernoulli nano-beam with different boundary conditions at two ends, has been modeled. Material properties of a carbon nanotube is considered and two methods, pure numerical and numerical-analytical have been used for solving obtained equations in time domain. Main method is completely numerical and operator matrices used in it to discrete equations in time and spatial domain. Second method is introduced for validation of pervious method’s answers. In this method equation of system reduced to an ordinary differential equation using Galerkin and obtained equation solved using a numerical direct integrator method. Finally, in a case study, the effects of fractional order, viscoelasticity coefficient and nanlocal theory coefficient on the time response of the viscoelastic Euler-Bernoulli nano-beam with different boundary conditions have been studied.
    Keywords: Viscoelasticity, Fractional calculus, Nonlocal theory, Euler, Bernoulli nanobeam}
  • Ali Ghorbanpour Arani *, Saeed Amir, Abbas Karamali Ravandia
    In this study, nonlocal nonlinear instability and the vibration of a double carbon nanotube (CNT) system have been investigated. The Visco-Pasternak model is used to simulate the elastic medium between nanotubes, on which the effect of the spring, shear and damping of the elastic medium is considered. Both of the CNTs convey a viscose fluid and a uniform longitudinal magnetic field is applied to them. The fluid velocity is modified by small-size effects on the bulk viscosity and the slip boundary conditions of nano flow through the Knudsen number (Kn). Using von Kármán geometric nonlinearity, Hamilton’s principle and considering longitudinal magnetic field, the nonlinear higher order governing equations for Reddy beam (RB) theory are derived. The differential quadrature method (DQM) is used to obtain the nonlinear frequency and critical fluid velocity (CFV) of the fluid conveying a coupled system. A detailed parametric study is conducted, focusing on the effects of parameters such as magnetic field strength, Knudsen number, aspect ratio, small scale and elastic foundation on the in-phase and out-of-phase vibration of the nanotube. The results indicate that the natural frequency and the critical fluid velocity of double bonded Reddy beams increase with an increase in the longitudinal magnetic field and elastic medium module. Furthermore, the results of this study can be useful for designing and manufacturing micro/nano- double-mechanical systems in advanced mechanics applications by controlling nonlinear frequency with an applied magnetic field.
    Keywords: conveying fluid, double nanosystem, flutter phenomena, Nonlinear vibration, Nonlocal Theory, Reddy beam}
  • A. Naderi, G. H. Baradaran
    In this article, element free Galerkin method is used for static analysis of thin orthotropic micro/nanoscale plates based on the nonlocal plate theory. Equilibrium equation is obtained based on the nonlocal Kirchoff plate theory. Weak form of the equilibrium equation is discretized based on the moving least square (MLS) approximation functions. Since MLS approximation functions do not satisfy the Kronecker’s delta property, the penalty method is used to impose the essential boundary conditions. Discrete form of the weak form is then solved and the plate deflection is obtained. Numerical results show that the number of nodes scattered in the plate domain, support domain radius and the number of Gauss quadrature points affect the results. Therefore, before presentation of the final results, the method is calibrated using some exact results. Finally, the plate deflection is obtained for various boundary conditions and the small scale effect is studied. In addition, as an example bending problem of nano graphene sheets is solved for different boundary conditions.
    Keywords: Element Free Galerkin Method, Nonlocal Theory, Micro, Nanoscale Plates, Graphene Sheet}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال