Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.13
no.5
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pp.807-819
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1989
Buckling and vibration of laminated non-circular cylindrical shells with constant thickness and simply supported boundary condition is considered. Governing equations are derived based on the Donnell and Flugge shell theory and Galerkin method is applied for the numerical analysis. Comparisons are made between present results and others. Variations of frequency parameter and buckling load parameter on the change of stacking angle, eccentricity parameter and shell theories are investigated. Conclusion of this study is as follows: (1) General solutions of buckling and vibration of laminated non-circular cylindrical shell are obtained. (2) Frequency parameter is decreased as the initial axial load is increased. (3) In general, frequency and buckling load parameter of laminated non-circular cylindrical shells are decreased as increasing of eccentricity parameter and stacking angle.
Yazdani, Raziye;Mohammadimehr, Mehdi;Zenkour, Ashraf M.
Steel and Composite Structures
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v.33
no.1
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pp.93-109
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2019
In the present study, vibration analysis of double bonded micro sandwich cylindrical shells with saturated porous core and carbon/boron nitride nanotubes (CNT/BNNT) reinforced composite face sheets under multi-physical loadings based on Cooper-Naghdi theory is investigated. The material properties of the micro structure are assumed to be temperature dependent, and each of the micro-tubes is placed on the Pasternak elastic foundations, and mechanical, moisture, thermal, electrical, and magnetic forces are effective on the structural behavior. The distributions of porous materials in three distributions such as non-linear non-symmetric, nonlinear-symmetric, and uniform are considered. The relationship including electro-magneto-hydro-thermo-mechanical loadings based on modified couple stress theory is obtained and moreover the governing equations of motion using the energy method and the Hamilton's principle are derived. Also, Navier's type solution is also used to solve the governing equations of motion. The effects of various parameters such as material length scale parameter, temperature change, various distributions of nanotube, volume fraction of nanotubes, porosity and Skempton coefficients, and geometric parameters on the natural frequency of double bonded micro sandwich cylindrical shells are investigated. Increasing the porosity and the Skempton coefficients of the core in micro sandwich cylindrical shell lead to increase the natural frequency of the structure. Cylindrical shells and porous materials in the industry of filters and separators, heat exchangers and coolers are widely used and are generally accepted today.
The missile is affected by both spinning and axial motion during its movement, which will have a very adverse impact on the stability and reliability of the missile. This paper regards missiles as cylindrical shell structures with spinning and axial motion. In this article, the forced vibration of carbon nanotube-reinforced composites (CNTRCs) cylindrical shells with spinning motion and axial motion is investigated, in which the clamped-clamped and simply-simply supported boundary conditions are considered. The displacement field is described by the first-order shear theory, and the vibration equation is deduced by using the Euler-Lagrange equation, after dimensionless processing, the dimensionless equation of motion is obtained. The correctness of this paper is verified by comparing with the results of the existing literature, in which the simply-simply supported ends are taken into account. In the end, the effects of different parameters such as spinning velocity, axial velocity, carbon nanotube volume fraction, length thickness ratio and load position on the resonance behavior of cylindrical shells are given. It can be found that these parameters can significantly change the resonance of axially moving and rotating moving CNTRCs cylindrical shells.
A formulation for the dynamic stability analysis of cylindrical shells resting on elastic foundations is presented. In this previously not studied problem, a normal-mode expansion of the partial differential equations of motion, which includes the effects of the foundation as well as a harmonic axial loading, yields a system of Mathieu-Hill equations the stability of which is analyzed using Bolotin's method. The present study examines the effects of the elastic foundation on the instability regions of the cylindrical shell for the transverse, longitudinal and circumferential modes.
Khayat, Majid;Dehghan, Seyed Mehdi;Najafgholipour, Mohammad Amir;Baghlani, Abdolhossein
Steel and Composite Structures
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v.28
no.6
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pp.735-748
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2018
In this study, the semi-analytical finite strip method is adopted to examine the free vibration of cylindrical shells made up of functionally graded material. The properties of functionally graded shells are assumed to be temperature-dependent and vary continuously in the thickness direction according to a simple power law distribution in terms of the volume fraction of ceramic and metal. The material properties of the shells and stiffeners are assumed to be continuously graded in the thickness direction. Theoretical formulations based on the smeared stiffeners technique and the classical shell theory with first-order shear deformation theory which accounts for through thickness shear flexibility are employed. The finite strip method is applied to five different shell theories, namely, Donnell, Reissner, Sanders, Novozhilov, and Teng. The approximate procedure is compared favorably with three-dimensional finite elements. Finally, a detailed numerical study is carried out to bring out the effects of power-law index of the functional graded material, stiffeners, and geometry of the shells on the difference between various shell theories. Finally, the importance of choosing the shell theory in simulating the functionally graded cylindrical shells is addressed.
The theoretical method is developed to investigate the vibration characteristics of the combined cylindrical shells with an annular plate joined to the shell at any arbitrary axial position. The structural rotational coupling between shell and plate is simulated using the rotational artificial spring. For the translational coupling, the continuity conditions for the displacements of shell and plate are used. For the uncoupled annular plate, the transverse motion is considered and the in-plane motions are not. And the additional transverse and in-plane motions of the coupled annular plate by shell deformation are considered in analysis. Theoretical formulations are based on Love's thin shell theory. The frequency equation of the combined shell with an annular plate is derived using the Rayleigh-Ritz approach. The effect of inner-to-outer radius ratio, axial position and thickness of annular plate on vibration characteristics of combined cylindrical shells is studied. To demonstrate the validity of present theoretical method, the finite element analysis is performed.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.9
no.5
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pp.150-156
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2000
The objective of this study is to investigate effects of prebuckling on the buckling of laminated composite cylindrical shells. Axial compression and lateral pressure are considered for laminated composite cylindrical shells with the ratios of length to radius. The shell walls are made of a laminate with several symmetric ply orientations. The study was made using finite difference energy method, utilizing the nonlinear bifurcation branch with nonlinear prebuckling displacements. The results are compared to the buckling loads determined when membrane prebuckling displacements are considered. Review the influence of nonlinear prebuckling for the buckling loads, the difference between the actual and classical buckling loads are increased as the increments with the ratios of length to radius, for which is applied the axial compression, but almost same for the lateral pressure.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.13
no.10
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pp.767-776
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2003
The theoretical method is developed to Investigate the nitration characteristics of the combined cylindrical shells with an annular plate joined to the shell at any arbitrary axial position. The structural coupling between shell and plate is simulated using two types of artificial springs a translational spring is introduced for translational coupling and a rotational spring is used for rotational coupling. The springs are continuously distributed along circumferential direction. Using the Rayleigh-Ritz method the natural frequencies and mode shapes of the combined shell with an annular plate examine. The effect of Inner-to-outer radius ratio, axial position of annular plate and length-to-radius ratio of shell on vibration characteristics of combined cylindrical shells is studied. The theoretical results are verified by comparison with FEM results.
The present paper investigates the combination resonance behavior of imperfect spiral stiffened functionally graded (SSFG) cylindrical shells with internal and external functionally graded stiffeners under two-term large amplitude excitations. The structure is embedded within a generalized nonlinear viscoelastic foundation, which is composed of a two-parameter Winkler-Pasternak foundation augmented by a Kelvin-Voigt viscoelastic model with a nonlinear cubic stiffness, to account for the vibration hardening/softening phenomena and damping considerations. With regard to classical plate theory of shells, von-Kármán equation and Hook law, the relations of stress-strain are derived for shell and stiffeners. The spiral stiffeners of the cylindrical shell are modeled according to the smeared stiffener technique. According to the Galerkin method, the discretized motion equation is obtained. The combination resonance is obtained by using the multiple scales method. Finally, the influences of the stiffeners angles, foundation type, the nonlinear elastic foundation coefficients, material distribution, and excitation amplitude on the system resonances are investigated comprehensively.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.2
no.3
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pp.13-20
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1994
The effects of prebuckling on the buckling of laminated composite cylindrical shells are investigated. Both axial compression and lateral pressure are considered for laminated composite cylindrical shells with length to radius ratios usually associated with container vessels. The shell walls are made of a laminate with several symmetric ply orientations. The study was made using finite difference energy method, utilizing the nonlinear bifurcation branch with nonlinear prebuckling displacements. The results are compared to the buckling loads determined when prebuckling displacements are neglected.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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