A new modeling and analysis technique for one-dimensional distributed parameter systems is presented. First. discretized equations of motion in Laplace domain are derived by applying discretization methods for partial differential equations of a one-dimensional structure with respect to spatial coordinate. Secondly. the z and inverse z transformations are applied to the discretized equations of motion for obtaining a dynamic matrix for a uniform element. Four different discretization methods are tested with an example. Finally, taking infinite on the number of step for a uniform element leads to an exact dynamic matrix for the uniform element. A generalized modal analysis procedure for eigenvalue analysis and modal expansion is also presented. The resulting element dynamic matrix is tested with a numerical example. Another application example is provided to demonstrate the applicability of the proposed method.
Ezzat, Magdy A.;El Karamany, Ahmed S.;El-Bary, A.A.
Smart Structures and Systems
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v.19
no.5
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pp.539-551
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2017
A mathematical model of electro-thermoelasticity has been constructed in the context of a new consideration of heat conduction with memory-dependent derivative. The governing coupled equations with time-delay and kernel function, which can be chosen freely according to the necessity of applications, are applied to several concrete problems. The exact solutions for all fields are obtained in the Laplace transform domain for each problem. According to the numerical results and its graphs, conclusion about the proposed model has been constructed. The predictions of the theory are discussed and compared with dynamic classical coupled theory. The result provides a motivation to investigate conducting thermoelectric viscoelastic materials as a new class of applicable materials.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.31
no.6
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pp.665-670
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2011
In this paper, a new approach to detect surface cracks from a noisy thermal image in the infrared thermography is presented using an holomorphic characteristic of temperature field in a thin plate under steady-state thermal condition. The holomorphic function for 2-D heat flow field in the plate was derived from Cauchy Riemann conditions to define a contour integral that varies according to the existence and strength of a singularity in the domain of integration. The contour integral at each point of thermal image eliminated the temperature variation due to heat conduction and suppressed the noise, so that its image emphasized and highlighted the singularity such as crack. This feature of holomorphic function was also investigated numerically using a simple thermal field in the thin plate satisfying the Laplace equation. The simulation results showed that the integral image selected and detected the crack embedded artificially in the plate very well in a noisy environment.
In this paper dynamic responses of an engine, which is supported by hydraulic mount, to throttle tip-in/tip out are analyzed. Because the hydraulic mounts have non-linearity which the characteristics of stiffness and damping vary with frequencies, it is difficult to analyze the dynamic behavior of an engine using general integral algorithms. Convolution integrals and relationships between unit impulse response functions and frequency response functions are therefore used to simulate the transient behavior of an engine indirectly. In time domain, impulse response functions are calculated by two-side discrete inverse Fourier transform of frequency response function achieved by Laplace transform of equations of motion. Considering the fact that the shapes of behavior of an engine simulated by the proposed method are in good agreement with test results, it is confirmed that the proposed method is very effective for the analysis of transient response to throttle tip-in/out of an engine with hydraulic mounts.
Mamoon A.A. Al-Jaafari;Haider Ali Hussein;Abdulaziz Saud Khider;Raad M. Fenjan;Nadhim M. Faleh
Steel and Composite Structures
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v.46
no.2
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pp.195-202
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2023
Dynamic deflection analysis of sandwich beams with cellular core under thermal and pulse loads has been performed in the present article. The cellular core sandwich beam has two layers fortified by graphene oxide powder (GOP) which are micromechanically modeled by Halpin-Tsai formulation. The pulse load has blast type and is applied on the top side of sandwich beam. The system of equations has been developed based on higher-order beam theory and Ritz method. Then, they are solved in Laplace domain to derive the dynamic deflections. The dependency of beam deflection on temperature variation, GOP content, pulse load duration/location and core relative density has been studied in detail.
This paper is concerned with the disturbances in a transversely isotropic new modified couple stress homogeneous thermoelastic rotating medium under the combined influence of Hall currents, magnetic fields, and mechanical sources represented by inclined loads. The application of Laplace and Fourier transform techniques are used for the derivation of analytical expressions for various physical quantities. As an application,the bounding surface is subjected to uniformly and linearly distributed force (mechanical force). Present model contains length scale parameters that can capture the size effects. Numerical inversion techniques has been used to provide insights into the system's behavior in the physical domain. The graphical representation of numerical simulated results has been presented to emphasize the impact of rotation and inclined line loads on the system, enhancing our understanding of the studied phenomena. Further research can extend this study to investigate additional complexities and real-world applications.
Samia M. Said;Elsayed M. Abd-Elaziz;Mohamed I.A. Othman
Structural Engineering and Mechanics
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v.90
no.4
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pp.429-434
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2024
In the current work, the effect of rotation and mechanical force on a nonlocal micropolar thermoelastic solid with temperature-dependent properties was discussed using Erigen's nonlocal thermoelasticity theory. The problem is resolved using Laplace transforms and Fourier series. For the nonlocal and local parameters, the physical fields have been illustrated. The numerical inversion approach is used to acquire the resulting fields in the physical domain. Based on numerical analysis, the effects of rotation, the modulus of elasticity's dependency on temperature, and nonlocal, mechanical force are examined on the physical fields.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.15
no.3
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pp.159-166
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2003
In this study, we develop a finite element model to directly solve the Laplace equation while keeping the same computational efficiency as the models based on the extended mild-slope equation which has been widely used for calculation of wave transformation in shallow water. For this, the computational domain is discretized into finite elements with a single layer in the vertical direction. The velocity potential in the element is then expressed in terms of the potentials at the nodes located at water surface, and the Galerkin method is used to construct the numerical model. A common shape function is adopted in horizontal direction, and the cosine hyperbolic function in vertical direction, which describes the vertical behavior of progressive waves. The model was developed for vertical two-dimensional problems. In order to verify the developed model, it is applied to vertical two-dimensional problems of wave reflection and transmission. It is shown that the present finite element model is comparable to the models based on extended mild-slope equations in both computational efficiency and accuracy.
In order to calculate 3-dimensional wavefield using finite-element method in frequency domain, we must factor so huge sparse impedance matrix. Because of difficulties of handling of this huge impedance matrix, 3-dimensional wave equation modeling is conducted mainly in time domain. In this study, we simulate the 3-D wavefield using finite-element method in Laplace domain by combining high-performance parallel finite-element solver and SWEET (Suppressed Wave Equation Estimation of Traveltime) algorithm which can calculate the traveltime and the amplitude. To verify this combination, we applied it to the SEG/EAGE 3D salt model in serial and parallel computing environments.
The aeroservoelastic analysis that deals with the interactions of the inertial, elastic, and aerodynamic forces and the influence of the control system have been performed. MSC Nastran was used for the free vibration analysis of the structure model as the pre-analysis. ZAERO was used to calculate the unsteady aerodynamic forces. The unsteady aerodynamic forces were verified by comparing with Doublet Hybrid Method. Karpel's Minimum-State Approximation method was used for approximation of the aerodynamic forces to the Laplace domain in the frequency domain. The aeroservoelastic state-space equation was obtained by combining the aeroelastic equation with the actuator dynamics. The analysis of aeroservoelastic stability concerning the elevator input of the high aspect ratio model was performed. The root-locus method and time-integration method were used for the analysis of aeroservoelastic in frequency and time domain.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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