A powerful analytical procedure and strain energy analysis to investigate the free vibration of antisymmetric angle-ply laminated plates, having one pair of opposite edges simply supported, are develped on the basis of the Yang, Norris and Stavsky (YSN) theory. The equation of motion of the plate are solved by the use of collocation method. A range of results are presented for plates to show the effects of modulus ratio and number of layers on natural frequency. In addition, an analysis of the strain energy distributions is used as an aid for the better understanding of the vibration characteristics of the plates.
Satellites with flexible lightweight solar panels are sensitive to vibration that is caused by internal actuators such as reaction or momentum wheels which are used to control the attitude of the satellite. Any infinitesimal amount of unbalance in the reaction wheels rotors will impose a harmonic excitation which may interact with the solar panels structure. Therefore, quenching the solar panel's vibration is of a practical importance. In the present work, the panels are modeled as laminated composite beam using first-order shear deformation laminated plate theory which accounts for rotational inertia as well as shear deformation effects. The vibration suppression is achieved by bonding patches of piezoelectric material with suitable dimensions at selected locations along the panel. These patches are actuated by driving control voltages. The governing equations for the system are formulated and the dynamic Green's functions are used to present an exact yet simple solution for the problem. A guide lines is proposed for determining the values of the driving voltage in order to suppress the induced vibration.
This paper deals with critical thermal buckling load optimization of symmetrically laminated four layered angle-ply plates with one or two different intermediate line supports. The design objective is the maximization of the critical thermal buckling load and a design variable is the fibre orientation in the layers. The first order shear deformation theory and nine-node isoparametric finite element model are used for the finite element solution of the laminates. The modified feasible direction (MFD) method is used for the optimization routine. For this purpose, a program based on FORTRAN is used. Finally, the numerical analysis is carried out to investigate the effects of location of the internal line supports, plate aspect ratios and boundary conditions on the optimal designs and the results are compared.
The free vibrations of thermally buckled, simply supported, symmetrically laminated, rectangular, and quasi-isotropic plates are investigated. The nonlinear postbuckling analysis is performed by the finite element method based on the first order shear deformable plate theory with the use of von Karman type nonlinear strains and the Duhamel-Newman type constitutive law. The postbuckling solutions are used to obtain free vibration responses of buckled plates. Several numerical examples for quasi-isotropic laminated plates are considered. The effects of width-to-thickness ratios and aspect ratios on the free vibration characteristics of buckled plates are investigated.
The present study proposes a detection technique for delaminations in a laminated compoiste structure. the proposed technique optimizes the spatial distribution of harmonic excitation so as to magnify the difference in response between the delaminated and intact structures. The technique is evaluated by numerical simulation of two-layered aluminum beams. Effects of measurement and geometric noises are included in the analysis. A finite element model for a delaminated beam, based on the layer-wise laminated plate theory in conjunction with a step function to simulate ddelaminations, is used.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2023.05a
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pp.23-24
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2023
In this study, an easily recyclable separable glued-laminated timber (GLT)-steel beam was developed, and a structural design method was presented. The GLT and steel were mechanically composited using self-tapping screws. The GLT-steel beam was designed to fail in the compression of GLT. The bending moment and load-carrying capacity of the GLT-steel beam were predicted based on composite beam theory and compared with experimental test data. As a result, the GLT-steel beam exhibited ductile behavior, and compression failure of GLT was observed. The screw connection showed no damage while the steel plate was extended. The load-carrying capacity of GLT after failure was similar to the load resistance predicted by the compressive strength of GLT and the tensile strength of steel. This indicates that the ductile behavior of the GLT-steel beam can be safely designed by the tensile strength (yield) of steel.
Faisal Baakeel;Mohamed A. Eltaher;Muhammad Adnan Basha;Ammar Melibari;Alaa A. Abdelrhman
Advances in aircraft and spacecraft science
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v.10
no.4
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pp.347-368
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2023
In the first part of this study, a numerical simulation model was developed using the mechanical APDL software to validate the results of the 3D-elastisity theory on the laminated sandwich plate developed by Panago. The numerical simulation model showed a good agreement to the results of Pagano's theory in terms of deflection, normal stresses, and shear stresses. In the second part of this study, the developed numerical simulation model was used to define different plates dimensions and fibers layup orientations to examine the load response in terms of deflection and stresses. Further analysis was implemented on the natural frequencies of laminated xxx plates of the plates. The layup configurations include Unidirectional (UD), Cross-Ply (CP), Quasi-Isotropic (QI), the linear bio-inspired known as Linear-Helicoidal (LH), and the nonlinear bio-inspired known as Fibonacci-Helicoidal (FH). The following numerical simulation model can be used for the design and study of novel, sophisticated bio-inspired composite structures in a variety of configurations subjected to sinusoidal or constant loads.
Benhenni, Mohammed Amine;Daouadji, Tahar Hassaine;Abbes, Boussad;Abbes, Fazilay;Li, Yuming;Adim, Belkacem
Structural Engineering and Mechanics
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v.70
no.5
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pp.535-549
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2019
This study aimed to develop a high-order shear deformation theory to predict the free vibration of hybrid cross-ply laminated plates under different boundary conditions. The equations of motion for laminated hybrid rectangular plates are derived and obtained by using Hamilton's principle. The closed-form solutions of anti-symmetric cross-ply and angle-ply laminates are obtained by using Navier's solution. To assess the validity of our method, we used the finite element method. Firstly, the analytical and the numerical implementations were validated for an antisymmetric cross-ply square laminated with available results in the literature. Then, the effects of side-to-thickness ratio, aspect ratio, lamination schemes, and material properties on the fundamental frequencies for different combinations of boundary conditions of hybrid composite plates are investigated. The comparison of the analytical solutions with the corresponding finite element simulations shows the good accuracy of the proposed analytical closed form solution in predicting the fundamental frequencies of hybrid cross-ply laminated plates under different boundary conditions.
When an initially straight thin cylinder is bent, there is a tendency for the cross section to flatten. This phenomenon was investigated by L.G. Brazier in 1927 and is called "Brazier Effect" or "Brazier Theory". The main characteristic is the reduction of carrying capacity due to the decrease of bending stiffness by shortening of thickness with the increase of external load. And the relationship of curvature-bending moment becomes a soft spring type as shown in Fig.2. In this paper, the Brazier theory on plate type structures is investigated from the following view points : (1) What is the Brazier effect? (2) the reason of the occurrence of the Brazier effect in plate type structures by using beam model and (3) factors which cause the brazier effect.
This study presents a governing equations of bending behavior of sandwich plates with thick metal, polymer composite facings. Based on zig-zag models for through thickness deformations, the transverse shear deformation of composite facings is included. All edges of plate are assumed to be simply supported. Results of the bending analysis under lateral loads are presented for the influence of various lay up sequences of antisymmetric angle-ply laminated facings. The accuracy of the approach is ascertained by comparing solutions from the sandwich plates theory with composite facings to the laminated plates theory. Since the present analysis considers the bending stiffness of the core and also the transverse shear deformations of the laminated facings, the proposed method showed higher than that calculated according to the general laminated plates theory. The information presented might be useful to design sandwich plates structure with metal, polymer matrix composite facings.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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