Numerical solution to buckling analysis of beams and columns are obtained by the method of differential quadrature (DQ) and harmonic differential quadrature (HDQ) for various support conditions considering the variation of flexural rigidity. The solution technique is applied to find the buckling load of fully or partially embedded columns such as piles. A simple semi- inverse method of DQ or HDQ is proposed for determining the flexural rigidities at various sections of non-prismatic column ( pile) partially and fully embedded given the buckling load, buckled shape and sub-grade reaction of the soil. The obtained results are compared with the existing solutions available from other numerical methods and analytical results. In addition, this paper also uses a recently developed technique, known as the differential transformation (DT) to determine the critical buckling load of fully or partially supported heavy prismatic piles as well as fully supported non-prismatic piles. In solving the problem, governing differential equation is converted to algebraic equations using differential transformation methods (DT) which must be solved together with applied boundary conditions. The symbolic programming package, Mathematica is ideally suitable to solve such recursive equations by considering fairly large number of terms.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.05a
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pp.957-962
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2004
This paper deals with the free vibration analysis of beam-columns resting on Pasternak foundation by the Differential Quadrature Method. Based on the differential equation subjected to the boundary conditions, adopted from the open literature, which governs the free vibrations of such member, this equation is applied to the Differential Quadrature Method. For computing natural frequencies, the numerical procedures are developed by QR Algorithm, in which the Chebyshev-Gauss-Lobatto method is used for choosing the grid points. The numerical methods developed herein for computing natural frequencies are programmed in FORTRAN code, and all solutions obtained in this study are quite agreed with those in the open literature.
Numerical solution to linear bending analysis of circular plates is obtained by the method of harmonic differential quadrature (HDQ). In the method of differential quadrature (DQ), partial space derivatives of a function appearing in a differential equation are approximated by means of a polynomial expressed as the weighted linear sum of the function values at a preselected grid of discrete points. The method of HDQ that was used in the paper proposes a very simple algebraic formula to determine the weighting coefficients required by differential quadrature approximation without restricting the choice of mesh grids. Applying this concept to the governing differential equation of circular plate gives a set of linear simultaneous equations. Bending moments, stresses values in radial and tangential directions and vertical deflections are found for two different types of load. In the present study, the axisymmetric bending behavior is considered. Both the clamped and the simply supported edges are considered as boundary conditions. The obtained results are compared with existing solutions available from analytical and other numerical results such as finite elements and finite differences methods. A comparison between the HDQ results and the finite difference solutions for one example plate problem is also made. The method presented gives accurate results and is computationally efficient.
Differential Quadrature Method (DQM) is a powerful method which can be used to solve numerical problems in the analysis of structural and dynamical systems. In this study the governing equation which represents the free vibration of coupled shear walls is solved using the DQM method. A one-dimensional model has been used in this study. At the end of study various examples are presented to verify the accuracy of the method.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2001.11b
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pp.1005-1009
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2001
This paper deals with the free vibration analysis of beam-columns on elastic foundation using Differential Quadrature Method. Based on the dynamic equilibrium equation of a beam element acting the stress resultants and the inertia force, the governing differential equation is derived for the in-plane free vibration of such beam-columns. For calculating the natural frequencies, this equation is solved by the Differential Quadrature Method. It is expected that the results obtained herein can be used in application of Differential Quadrature Method to the field of civil engineering and practically in the structural engineering, the foundation engineering and the vibration control fields.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.6
no.4
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pp.279-290
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2004
The differential quadrature method (DQM) for a system of coupled differential equations governing the elastic stability of thin-walled curved members is presented, and is applied to computation of the eigenvalues of out-of-plane buckling of curved beams subjected to uniformly distributed radial loads including a warping contribution. Critical loads with warping, which were found to be significant, are calculated for a single-span wide-flange beam with various end conditions, opening angles, and stiffness parameters. The results are compared with the exact methods available. New results are given for the case of both ends clamped and clamped-simply supported ends without comparison since no data are available The differential quadrature method gives good accuracy and stability compared with previous theoretical results.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.30
no.3
s.246
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pp.279-286
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2006
The main purpose of this paper is to apply differential transformation method(DTM) and generalized differential quadrature method(GDQM) to vibration analysis of Euler-Bernoulli beam with open cracks on elastic foundation. In this paper the concepts of DTM and GDQM were briefly introduced. The governing equation of motion of the beam with open cracks on elastic foundation is derived. The cracks are modeled by massless substitute spring. The effects of the crack location, size and the foundation constants, on the natural frequencies of the beam, are investigated. Numerical calculations are carried out and compared with previous published results.
The aim of the present study is to develop an elemental approach based on the differential quadrature method for free vibration analysis of cracked thin plate structures. For this purpose, the equations of motion are established using the classical plate theory. The well-known Generalized Differential Quadrature Method (GDQM) is utilized to discretize the governing equations on each computational subdomain or element. In this method, the differential terms of a quantity field at a specific computational point should be expressed in a series form of the related quantity at all other sampling points along the domain. However, the existence of any geometric discontinuity, such as a crack, in a computational domain causes some problems in the calculation of differential terms. In order to resolve this problem, the multi-block or elemental strategy is implemented to divide such geometry into several subdomains. By constructing the appropriate continuity conditions at each interface between adjacent elements and a crack tip, the whole discretized governing equations of the structure can be established. Therefore, the free vibration analysis of a cracked thin plate will be provided via the achieved eigenvalue problem. The obtained results show a good agreement in comparison with those found by finite element method.
The differential quadrature method (DQM) is applied to computation of eigenvalues of the equations of motion governing the free in-plane and out-of-plane vibrations for circular curved beams. Fundamental frequencies are calculated for the members with various end conditions and opening angles. The results are compared with existing exact solutions and numerical solutions by other methods (Rayleigh-Ritz, Galerkin or FEM) for cases in which they are available. The differential quadrature method gives good accuracy even when only a limited number of grid points is used.
The differential quadrature method (D.Q.M.) is applied to computation of eigenvalues of small-amplitude free vibration for horizontally curved beams including a warping contribution. Fundamental frequencies are calculated for a single-span, curved, wide-flange beam with both ends simply supported or clamped, or simply supported-clamped end conditions. The results are compared with existing exact solutions and numerical solutions by other methods for cases in which they are available. The differential quadrature method gives good accuracy even when only a limited number of grid points is used.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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