Based on novel Galerkin's technique, the theoretical study gives a prediction to estimate the vibrations of FG rotating cylindrical shell. Terms of ring supports have been introduced by a polynomial function. Three different laws of volume fraction are utilized for the vibration of cylindrical shells. Variation frequencies with the locations of ring supports have been analyzed and these ring supports are placed round the circumferential direction. The base of this approach is an approximate estimation of eigenvalues of proper functions which are the results of solutions of vibrating equation. Each longitudinal wave number corresponds to a particular boundary condition. The results are given in tabular and graphical forms. By increasing different value of height-to-radius ratio, the resulting backward and forward frequencies increase and frequencies decrease on increasing length-to-radius ratio. There is a new form of frequencies is obtained for different positions of ring supports, which is bell shaped. Moreover, on increasing the rotating speed, the backward frequencies increases and forward frequencies decreases.
A new analytical buckling solution of a thermo-electro-magneto-elastic (TEME) cylindrical nano-shell made of BiTiO3-CoFe2O4 materials is obtained based on Hamiltonian approach. The Winkler and Pasternak elastic foundations as well as thermo-electro-magneto-mechanical loadings are applied, and two different types of edge conditions are taken into the investigation. According to nonlocal strain gradient theory (NSGT) and surface elasticity theory in conjunction with the Kirchhoff-Love theory, governing equations of the nano-shell are acquired, and the buckling bifurcation condition is obtained by adopting the Navier's method. The detailed parameter study is conducted to investigate the effects of axial and circumferential wave numbers, scale parameters, elastic foundations, edge conditions and thermo-electro-magnetic loadings on the buckling behavior of the nano-shell. The proposed model can be applied in design and analysis of TEME nano components with multi-field coupled behavior, multiple edge conditions and scale effect.
This study was presented how to interpret a laminated cylindrical shell having both ends supported condition are simple, and by identifying the three-dimensional stress characteristics. The governing equations were using the concept of finite element assuming the conversion into ordinary differential equations and partial differential equations by numerical analysis using the finite strip method. In particular, a function performed for the three-dimensional laminated cylindrical shell having a simple support condition were analyzed for the case composed of a specific function of the beam consisting of a trigonometric function. Layer material and layer thickness of a steel or concrete, the cylindrical length and the like by varying the parameters variously examine the effects of multi-layer cylindrical shell.
In this paper, free vibration of Cooper-Naghdi micro sandwich cylindrical shell with saturated porous core and reinforced carbon nanotube (CNT) piezoelectric composite face sheets is investigated by using first order shear deformation theory (FSDT) and modified couple stress theory (MCST). The sandwich shell is subjected to magneto-thermo-mechanical loadings with temperature dependent material properties. Energy method and Hamilton's principle are used for deriving of the motion equations. The equations are solved by Navier's method. The results are compared with the obtained results by the other literatures. The effects of various parameters such as saturated porous distribution, geometry parameters, volume fraction and temperature change on the natural frequency of the micro-sandwich cylindrical shell are addressed. The obtained results reveal that the natural frequency of the micro sandwich cylindrical shell increases with increasing of the radius to thickness ratio, Skempton coefficient, the porosity of the core, and decreasing of the length to radius ratio and temperature change.
This paper is concerned with the vibration analysis of middle layer cylindrical shell made of functionally graded material. The outer layers and inner layer are composed of functionally graded and isotropic material respectively. The Rayleigh Ritz method is applied to solve the presented shell dynamics equations. Two configurations are constructed with layers distributions. Fundamental natural frequencies of the three layered cylindrical shell is plotted against the circumferential wave number with different power law exponents. The frequency decreases with the increase of power law exponent. The fundamental natural frequencies first decreases and fall down to its minimum value, after frequencies increases with circumferential wave number. This is due to change in the magnitude of extensional and bending energies of the cylindrical shells. The computer software MATLAB has been employed for the computation of presented frequencies and tested the results obtained in order to assess the accuracy and validity of the cylindrical shell model for predicting the vibration frequencies of cylindrical shell.
Theoretical study of vibration distinctiveness of rotating cylindrical are examined for three volume fraction laws viz.: polynomial, exponential and trigonometric. These laws control functionally graded material composition in the shell radius direction. Functionally graded materials are controlled from two or more materials. In practice functionally graded material comprised of two constituent materials is used to form a cylindrical shell. For the current shell problem stainless steel and nickel are used for the shell structure. A functionally graded cylindrical shell is sanctioned into two types by interchanging order of constituent materials from inner and outer side for Type I and Type II cylindrical shell arrangement. Fabric composition of a functionally graded material in a shell thickness direction is controlled by volume fraction law. Variation of power law exponent brings change in frequency values. Influence of this physical change is investigated to evade future complications. This procedure is capable to cater any boundary condition by changing the axial wave number. But for simplicity, numerical results have been evaluated for clamped- simply supported rotating cylindrical shells. It has been observed from these results that shell frequency is bifurcated into two parts: one is related to the backward wave and other with forward wave. It is concluded that the value of backward frequency is some bit higher than that forward frequency. Influence of volume fraction laws have been examined on shell frequencies. Backward and forward frequency curves for a volume fraction law are upper than those related to two other volume fraction laws. The results generated furnish the evidence regarding applicability of present shell model and also verified by earlier published literature.
Mohammad Mahdi Navardi;Hossein Shahverdi;Vahid Khalafi
Steel and Composite Structures
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v.52
no.5
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pp.515-524
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2024
The principal goal of the present study is to examine the aeroelastic analysis of cylindrical laminated shells with curvilinear fibers. To attain this objective, the equations of motion are firstly extracted according to the first-order shear deformation theory (FSDT). The linear piston theory is then implemented to estimate aerodynamic loads for various airflow angles over the cylindrical shell area, providing the aeroelastic equations. The well-known isogeometric analysis based on the NURBS basis functions is subsequently developed to discretize the aeroelastic equations of the considered problem. Finally, by writing the resultant equations in the standard form of an eigenvalue problem, the panel flutter analysis of a cylindrical variable stiffness composite laminated (VSCL) shell will be carried out. The comparison and validation of achieved results with the results of references mentioned in the literature are made to demonstrate the accurateness of the present formulation. Also, the influence of various parameters, including the airflow angle, fiber path orientation, radius of curvature, and converting symmetric lay-up to unsymmetrical lay-up on the flutter threshold is studied.
Jung H. Y.;Cho J. R.;Bae W. B.;Kwon J. H.;Choi J. H.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2005.10a
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pp.410-413
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2005
The results of an experimental and analytical study of composite pressure hull on buckling pressure are presented for LRN 300. Composite tensile test was done to know the composite material properties applied FE analysis for URN composite. We predicted the buckling and post buckling analysis of composite laminated cylindrical panels under external compression by using ABAQUS /Standard[Ver 6.4]. To obtain nonlinear static equilibrium solutions for unstable problems, where the load-displacement response can exhibit the type of nonlinear buckling behavior, during periods of the response, the load and/or the displacement may decrease as the solution evolves, used the modified Riks method. The modified Riks method is an algorithm that allows effective solution of such cases [7]. Experiments were conducted to verify the validation of present analysis for cross-ply laminated shells. The shells considered in the study have two different lamination patterns, $[{\pm}45/0/90]_{18s\;and}\;[/0/90]_{18s}$. Cylindrical panel of experiment and analysis have the radius of 200mm, length of 210mm and 60 degree of cutting angle. The critical load from experiment is $69\%$ of that of numerical analysis, because the fracture of matrix was generated before buckling. So URN 300 is not proper to use at the condition under high external pressue.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.24
no.2
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pp.260-266
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2018
Cylindrical shells are often used in the construction of ship and land-based structures such as deck plating with a camber, side shell plating for fore and aft part pipes, as well as storage tanks. It has been believed that such curved shells can be modeled fundamentally as a part of the cylinder under axial compression. From the estimations made based on cylindrical models, it is known that in general, curvature increases the buckling strength of a curved shell when subjected to axial compression, and the same curvature is also expected to increase the overall strength. A series of elastic large deflection analyses were conducted in order to clarify the fundamentals observed in the buckling and post-buckling behaviour of circular cylinders under axial compression. In the present paper, an FE-series analysis has been performed based on the elastic large deflection behaviour, and the effect of parameters has been clarified. The ultimate strength behavior of the circular cylinder was found to be significantly influenced by both the initial deflection and the FE-modeling method.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.19
no.3
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pp.189-199
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1999
The resonance scattering of acoustic waves from the cylindrical shells of nuclear fuel rods coated with oxide layers has been theoretically modeled and numerically analyzed for the propagation characteristics of the circumferential waves. The normal mode solutions of the scattering pressure of the coated shells have been obtained. The pure resonance components have been isolated using the newly proposed inherent background coefficients. The propagation characteristics of resonant circumferential waves for the shells coated with oxide layers are affected by the presence and the thickness of an oxide layer. The characteristics have been experimentally confirmed through the method of isolation and identification of resonances. The change of the phase velocity of the $A_1$ circumferential wave mode for the coated shell is negligible at the specified partial waves in spite of the presence of the oxide layer and the increase in coating thickness. Utilizing the invariability characteristics of the phase velocity of the $A_1$ mode, the oxide layer thickness of the coated shells can be estimated. A new nondestructive technique for the relative measurement of the coating thickness of coated shells has been proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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