Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.20
no.9
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pp.805-815
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2010
This paper studies the influence of internal moving fluid and flow-induced structural instability of multi-wall carbon nanotubes conveying fluid. Detailed results are demonstrated for the variation of natural frequencies with flow velocity, and the flow-induced divergence and flutter instability characteristics of multi-wall carbon nanotubes conveying fluid and modelled as a thin-walled beam are investigated. Effects of various boundary conditions, Van der Waals forces, and non-classical transverse shear and rotary inertia are incorporated in this study. The governing equations and three different boundary conditions are derived through Hamilton's principle. Numerical analysis is performed by using extended Galerkin's method which enables us to obtain more exact solutions compared with conventional Galerkin's method. This paper also presents the comparison between the characteristics of single-wall and multi-wall carbon nanotubes considering the effect of van der Waals forces. Variations of critical flow velocity for different boundary conditions of two-wall carbon nanotubes are investigated and pertinent conclusion is outlined.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.22
no.3
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pp.72-80
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2018
Combustion instabilities are caused by the feedback relationship between heat release perturbations and acoustic pressure oscillations in the combustor. Studies on the combustion instability in an annular combustor have recently received great attention due to the enhanced NOx requirement in aero-engines. In this study, a thermoacoustic network model was developed in order to calculate the acoustic characteristics for various modes in the annular combustor. The network model is combined with flame transfer function(FTF) in order to calculate the stability of the combustor. Numerical results are compared with measurement data.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2017.05a
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pp.724-729
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2017
The interaction between the flow of the nozzle and the acoustic motion in the combustion chamber acts as an important factor in suppressing combustion instability where nozzle damping effect can be evaluated by nozzle admittance. In this study, Modified Impedance Tube experiment is implemented to predict the acoustic nozzle damping effect. The experimental admittances are compared to numerical admittances values which are calculated from one-dimensional linearized Euler equation of Crocco's theory. As a result, it was possible to identify qualitatively the tendency between increasing and decreasing parts. Also, Efficient frequency bands of nozzle attenuation can be predicted.
To investigate cell formation in hydrocarbon/hydrogen/carbon monoxide-air premixed flames, the outward propagation and cellular instabilities were experimentally studied in a constant pressure combustion chamber at room temperature and elevated pressures. Unstretched laminar burning velocities and Markstein lengths of the mixtures were obtained by analyzing high-speed schlieren images. In this study, hydrodynamic and diffusional- thermal instabilities were evaluated to examine their effects on flame instabilities. The experimentally-measured unstretched laminar burning velocities were compared to numerical predictions using the PREMIX code. Effective Lewis numbers of premixed flames with methane addition decreased for all of the cases; meanwhile, effective Lewis numbers with propane addition increased for lean and stoichiometric conditions and increased for rich and stoichiometric cases for hydrogen-enriched flames. With the addition of propane, the propensity for cell formation significantly was diminished, whereas cellular instabilities for hydrogen-enriched flames were promoted. However, similar behavior of cellularity was obtained with the addition of methane to the reactant mixtures.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.13
no.2
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pp.77-84
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2010
Recently, the concept of structural design against instability has been proposed in the chassis parts. The design considerations of lower control arm of chassis parts under the buckling and durability strengths are the general. More precisely, this paper considers a specific application and associated optimization problem for two strengths, where the design variables are the physical or geometric dimensions for skins and stiffeners. The objective is the minimization of the total weight, while optimization constrains involve reserve or improve factors for the buckling and durability strengths. The most important features are related to the numerical simulations for the estimation of buckling factor and their sensitivities by means of nonlinear and linear finite element analyses. The bucking and durability strength analyses, and the morping geometries are directly included in the optimization problem and the modified design is formulated. As a result, the optimal structure with stable behavior is obtained or increases the buckling and durability strengths of parts. Most of design problems for structures exposed to elastic instability can be formulated and solved.
This paper addresses temperature-dependent nonlinear vibration and instability of embedded functionally graded (FG) pipes conveying viscous fluid-nanoparticle mixture. The surrounding elastic medium is modeled by temperature-dependent orthotropic Pasternak medium. Reddy third-order shear deformation theory (RSDT) of cylindrical shells are developed using the strain-displacement relations of Donnell theory. The well known Navier-Stokes equation is used for obtaining the applied force of fluid to pipe. Based on energy method and Hamilton's principal, the governing equations are derived. Generalized differential quadrature method (GDQM) is applied for obtaining the frequency and critical fluid velocity of system. The effects of different parameters such as mode numbers, nonlinearity, fluid velocity, volume percent of nanoparticle in fluid, gradient index, elastic medium, boundary condition and temperature gradient are discussed. Numerical results indicate that with increasing the stiffness of elastic medium and decreasing volume percent of nanoparticle in fluid, the frequency and critical fluid velocity increase. The presented results indicate that the material in-homogeneity has a significant influence on the vibration and instability behaviors of the FG pipes and should therefore be considered in its optimum design. In addition, fluid velocity leads to divergence and flutter instabilities.
Bergeot, Baptiste;Bellizzi, Sergio;Cochelin, Bruno
Advances in aircraft and spacecraft science
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v.3
no.3
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pp.271-298
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2016
In this paper, we study a problem of passive suppression of helicopter Ground Resonance (GR) using a single degree freedom Nonlinear Energy Sink (NES), GR is a dynamic instability involving the coupling of the blades motion in the rotational plane (i.e. the lag motion) and the helicopter fuselage motion. A reduced linear system reproducing GR instability is used. It is obtained using successively Coleman transformation and binormal transformation. The analysis of the steadystate responses of this model is performed when a NES is attached on the helicopter fuselage. The NES involves an essential cubic restoring force and a linear damping force. The analysis is achieved applying complexification-averaging method. The resulting slow-flow model is finally analyzed using multiple scale approach. Four steady-state responses corresponding to complete suppression, partial suppression through strongly modulated response, partial suppression through periodic response and no suppression of the GR are highlighted. An algorithm based on simple criterions is developed to predict these steady-state response regimes. Numerical simulations of the complete system confirm this analysis of the slow-flow dynamics. A parametric analysis of the influence of the NES damping coefficient and the rotor speed on the response regime is finally proposed.
Sharma, Shashi Kant;Kumar, K.V. Praveen;Akbar, M. Abdul;Rambabu, Dadi
Advances in materials Research
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v.11
no.1
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pp.59-73
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2022
In the construction industry, thin-walled frame elements with very slender open cross-sections and low torsional stiffness are often subjected to a complex loading condition where axial, bending, shear and torsional stresses are present simultaneously. Hence, these often fail in instability even before the yield capacity is reached. One of the most common instability conditions associated with thin-walled structures is Lateral Torsional Buckling (LTB). In this study, a first order Generalized Beam Theory (GBT) formulation and numerical analysis of cold-formed steel lipped channel beams (C80×40×10×1, C90×40×10×1, C100×40×10×1, C80×40×10×1.6, C90×40×10×1.6 and C100×40×10×1.6) subjected to uniform moment is carried out to predict pure Lateral Torsional Buckling (LTB). These results are compared with the Finite Element Analysis of the beams modelled with shell elements using ABAQUS and analytical results based on Euler's buckling formula. The mode wise deformed shape and modal participation factors are obtained for comparison of the responses along with the effect of varying the length of the beam from 2.5 m to 10 m. The deformed shapes of the beam for different modes and GBTUL plots are analyzed for comparative conclusions.
In this paper, we will analyse the thermo-elastic behavior of the plate element of a structure arranged in a climatically aggressive environment (extreme temperature), we use a refined four-variable thick plate theory to take the shear effect into consideration, the proposed theory less computationally expensive and more accurate so that it incorporates the shear effect into the formulation. The plate is assumed to be simply supported on its four edges, so exact (closed-form) solutions are found according to the Navier expansion, and the governing stability equations and associated boundary conditions of the problem are obtained via the virtual works principle. The plate studied ismade of laminated composite materials, so a parametric study is needed to see the effect of different types of parameters and coupling on the critical temperature value causing thermo-elastic instability of the plate and also on the natural frequency of free vibration, as well as for other parameters such as anisotropy, slenderness and aspect ratio of the plate and finally the lamination angle. Numerical results are obtained for specially orthotropic and antisymmetrical plates and are compared with those obtained by othertheoriesin the literature to validate the analysis approach used.
This paper presents the development of an educational management model for analyzing the dynamic instability of nanocomposite sandwich beams. The model aims to provide a comprehensive framework for understanding the behavior of sandwich micro beams with foam cores, featuring top and bottom layers made of smart and porous functionally graded materials (FGM) nanocomposites. The bottom layer is influenced by an external electric field, and the entire beam is supported by a visco-Pasternak foundation, accounting for spring, shear, and damping constants. Using the Kelvin-Voigt theory to model structural damping and incorporating size effects based on strain gradient theory, the model employs the parabolic shear deformation beam theory (PSDBT) to derive motion equations through Hamilton's principle. The differential quadrature method (DQM) is applied to solve these equations, accurately identifying the improvement in student understanding (ISU) of the beams. The impact of various parameters, including FGM properties, external voltage, geometric constants, and structural damping, on the DIR is thoroughly examined. The educational model is validated by comparing its outcomes with existing studies, highlighting the increase in ISU with the application of negative external voltage to the smart layer. This model serves as a valuable educational tool for engineering students and researchers studying the dynamic stability of advanced nanocomposite structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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