Published April 2, 2024
| Version v1
Publication
Open
Nonlinear static/Transient behaviors of CNT reinforced Magneto-Electro- Mechanical smart shells considering agglomeration via dual directors shell model
- 1. National Engineering School of Tunis
- 2. University of Sfax
- 3. University of Gafsa
Description
Abstract The application of piezomagnetic layers on the external surfaces of passive sandwich shells has the potential to create multifunctional smart sandwich structures. This work introduces new smart magneto–electro–elastic (MEE) shells and studies its geometrically nonlinear bending and transient behavior as a first endeavor. A High-order Shear Deformation Theory (HSDT) is adopted to develop the Finite Element model of the smart MEE shells considering the multiphysics couplings, meanwhile the Lagrangian nonlinear strain-displacement relations are employed to account the geometric nonlinearity. The developed FE is modeled with nodal degrees of freedom that include displacements, rotations, electric and magnetic potentials. Moreover, the physical characteristics of aggregated CNTRC are evaluated based on micromechanics model incorporating the two agglomeration parameters. Different agglomeration schemas are considered for CNTs in nanocomposite core layer. The precision and reliability of the current FE model are confirmed through a comparison of the existing results in the open literature. The study explores the influence of parameters such CNT volume fraction and their agglomeration phenomena and various geometrical parameters of the shell on the nonlinear bending and dynamic behavior of smart MEE sandwich structures. The findings provide valuable insights into the subject.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة إن تطبيق الطبقات المغناطيسية الإجهادية على الأسطح الخارجية لقشور الشطائر السلبية لديه القدرة على إنشاء هياكل شطيرة ذكية متعددة الوظائف. يقدم هذا العمل أغلفة مغناطيسية كهربائية مرنة جديدة (MEE) ويدرس الانحناء غير الخطي هندسيًا والسلوك العابر كمسعى أول. يتم اعتماد نظرية تشوه القص عالية الترتيب (HSDT) لتطوير نموذج العناصر المحدودة لأغلفة MEE الذكية مع الأخذ في الاعتبار الوصلات الفيزيائية المتعددة، وفي الوقت نفسه يتم استخدام علاقات الانفعال والإزاحة اللاغرانجية غير الخطية لمراعاة اللاخطية الهندسية. تم تصميم FE المطور بدرجات عقدية من الحرية التي تشمل الإزاحات والدوران والإمكانات الكهربائية والمغناطيسية. علاوة على ذلك، يتم تقييم الخصائص الفيزيائية لتجميع CNTRC بناءً على نموذج الميكانيكا الدقيقة الذي يتضمن معلمات التكتل. يتم النظر في مخططات التكتل المختلفة للـ CNTs في الطبقة الأساسية للمركبات النانوية. يتم تأكيد دقة وموثوقية نموذج المعدات المالية الحالي من خلال مقارنة النتائج الحالية في الأدبيات المفتوحة. تستكشف الدراسة تأثير المعلمات مثل جزء حجم CNT وظواهر التكتل الخاصة بها والمعلمات الهندسية المختلفة للقشرة على الانحناء غير الخطي والسلوك الديناميكي لهياكل شطيرة MEE الذكية. توفر النتائج رؤى قيمة حول هذا الموضوع.Translated Description (French)
Résumé L'application de couches piézomagnétiques sur les surfaces externes des coquilles sandwich passives a le potentiel de créer des structures sandwich intelligentes multifonctionnelles. Ce travail introduit de nouvelles coques intelligentes magnéto-électro-élastiques (MEE) et étudie en premier lieu son comportement en flexion et transitoire géométriquement non linéaire. Une théorie de déformation par cisaillement d'ordre élevé (HSDT) est adoptée pour développer le modèle par éléments finis des coquilles MEE intelligentes en tenant compte des couplages multiphysiques, tandis que les relations de déformation-déplacement non linéaires lagrangiennes sont utilisées pour tenir compte de la non-linéarité géométrique. Le FE développé est modélisé avec des degrés nodaux de liberté qui comprennent des déplacements, des rotations, des potentiels électriques et magnétiques. De plus, les caractéristiques physiques du CNTRC agrégé sont évaluées sur la base d'un modèle micromécanique intégrant les deux paramètres d'agglomération. Différents schémas d'agglomération sont considérés pour les NTC dans la couche centrale nanocomposite. La précision et la fiabilité du modèle FE actuel sont confirmées par une comparaison des résultats existants dans la littérature ouverte. L'étude explore l'influence de paramètres tels que la fraction volumique des NTC et leurs phénomènes d'agglomération et divers paramètres géométriques de la coquille sur la flexion non linéaire et le comportement dynamique des structures sandwich intelligentes de MEE. Les résultats fournissent des informations précieuses sur le sujet.Translated Description (Spanish)
Resumen La aplicación de capas piezomagnéticas en las superficies externas de las conchas sándwich pasivas tiene el potencial de crear estructuras sándwich inteligentes multifuncionales. Este trabajo presenta nuevas conchas magneto-electro-elásticas inteligentes (MEE) y estudia su flexión geométricamente no lineal y su comportamiento transitorio como primer esfuerzo. Se adopta una teoría de deformación por cizallamiento de alto orden (HSDT) para desarrollar el modelo de elementos finitos de las conchas de MEE inteligentes teniendo en cuenta los acoplamientos multifísicos, mientras que se emplean las relaciones no lineales de deformación-desplazamiento de Lagrange para tener en cuenta la no linealidad geométrica. La FE desarrollada se modela con grados de libertad nodales que incluyen desplazamientos, rotaciones, potenciales eléctricos y magnéticos. Además, las características físicas del CNTRC agregado se evalúan en función del modelo micromecánico que incorpora los dos parámetros de aglomeración. Se consideran diferentes esquemas de aglomeración para los CNT en la capa central del nanocompuesto. La precisión y fiabilidad del modelo FE actual se confirman mediante una comparación de los resultados existentes en la literatura abierta. El estudio explora la influencia de parámetros como la fracción de volumen de CNT y sus fenómenos de aglomeración y varios parámetros geométricos de la carcasa en la flexión no lineal y el comportamiento dinámico de las estructuras sándwich de MEE inteligente. Los hallazgos proporcionan información valiosa sobre el tema.Files
latest.pdf.pdf
Files
(688.6 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f25172bb929f67defdf4937549f2c79d
|
688.6 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- السلوكيات الثابتة/العابرة غير الخطية للقذائف الذكية الكهروميكانيكية المغنطيسية المعززة بالكونفدرالية مع الأخذ في الاعتبار التكتل عبر نموذج قذيفة المديرين المزدوجين
- Translated title (French)
- Comportements statiques/transitoires non linéaires des coques intelligentes magnéto-électro-mécaniques renforcées par CNT envisageant l'agglomération via un modèle de coque à double directeur
- Translated title (Spanish)
- Comportamientos estáticos/transitorios no lineales de conchas inteligentes magnetoelectromecánicas reforzadas con CNT que consideran la aglomeración a través del modelo de concha de doble director
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4393470694
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-4178254/v1