Nazemnezhad, Reza;Rabiei, Mohaddese;Shafa'at, Pouyan;Eshaghi, Mehdi
Structural Engineering and Mechanics
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v.77
no.4
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pp.535-547
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2021
This paper concerns with free torsional vibration analysis of size dependent circular nanobars with von kármán type nonlinearity. Although review of the literature suggests several studies employing nonlocal elasticity theory to investigate linear torsional behavior, linear/nonlinear transverse vibration and buckling of the nanoscale structures, so far, no study on the nonlinear torsional behavior of the nanobars, considering the size effect, has been reported. This study employs nonlocal elasticity theory along with a variational approach to derive nonlinear equation of motion of the nanobar. Then, the nonlinear equation is solved using the elliptic functions to extract the natural frequencies of the structure under fixed-fixed and fixed-free end conditions. Finally, the natural frequencies of the nanobar under different nanobar lengths, diameters, nonlocal parameters, and amplitudes of vibration are reported to illustrate the effect of these parameters on the vibration characteristics of the nanobars. In addition, the phase plane diagrams of the nanobar for various cases are reported.
The tension and compression buckling behaviour of a square plate with localized zones of damage and subjected to non-uniform loading is studied using a finite element analysis. The influence of parameters such as position of damage, extent of damage, size of damage and position of load on instability behaviour are discussed. The dynamic behaviour for certain load and damage parameters are also presented. It is observed that the presence of damage has a marked effect on the static buckling load and natural frequency of the plate.
An explicit direct time integration method based solution algorithm is presented to predict dynamic buckling response of Euler column. On the basis of large deflection beam theory, a plane frame finite element is formulated and implemented into the solution algorithm. The element formulation takes into account geometrical nonlinearity and overall buckling of steel structural frames. The solution algorithm employs the central difference method. Using the computer program developed by the author, dynamic instability behavior of Euler column under impact loading is investigated by considering the time variation of load, load magnitude, and load duration. The free vibration of Euler column caused by a short duration impact load is also studied. The validity and efficiency of the present formulation and solution algorithm are verified through illustrative numerical examples.
This paper explores the analytical buckling solution of rectangular thin plates by the finite integral transform method. Although several analytical and numerical developments have been made, a benchmark analytical solution is still very few due to the mathematical complexity of solving high order partial differential equations. In solution procedure, the governing high order partial differential equation with specified boundary conditions is converted into a system of linear algebraic equations and the analytical solution is obtained classically. The primary advantage of the present method is its simplicity and generality and does not need to pre-determine the deflection function which makes the solving procedure much reasonable. Another advantage of the method is that the analytical solutions obtained converge rapidly due to utilization of the sum functions. The application of the method is extensive and can also handle moderately thick and thick elastic plates as well as bending and vibration problems. The present results are validated by extensive numerical comparison with the FEA using (ABAQUS) software and the existing analytical solutions which show satisfactory agreement.
This paper develops a nonlocal strain gradient plate model for vibration analysis of graphene sheets under thermal environments. For more accurate analysis of graphene sheets, the proposed theory contains two scale parameters related to the nonlocal and strain gradient effects. Graphene sheet is modeled via a two-variable shear deformation plate theory needless of shear correction factors. Governing equations of a nonlocal strain gradient graphene sheet on elastic substrate are derived via Hamilton's principle. Differential quadrature method (DQM) is implemented to solve the governing equations for different boundary conditions. Effects of different factors such as temperature rise, nonlocal parameter, length scale parameter, elastic foundation and aspect ratio on vibration characteristics a graphene sheets are studied. It is seen that vibration frequencies and critical buckling temperatures become larger and smaller with increase of strain gradient and nonlocal parameter, respectively.
Belkhodja, Y.;Ouinas, D.;Fekirini, H.;Olay, J.A. Vina;Achour, B.;Touahmia, M.;Boukendakdji, M.
Smart Structures and Systems
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v.29
no.3
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pp.395-420
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2022
A new hybrid quasi-3D and 2D high-order shear deformation theory is studied in this mathematical formulation, for an investigation of the bending, free vibrations and buckling influences on a functionally graded material plate. The theoretical formulation has been begun by a displacement field of five unknowns, governing the transverse displacement across the thickness of the plate by bending, shearing and stretching. The transverse shear deformation effect has been taken into consideration, satisfying the stress-free boundary conditions, especially on plate free surfaces as parabolic variation through its thickness. Thus, the mechanical properties of the functionally graded plate vary across the plate thickness, following three distributions forms: the power law, exponential form and the Mori-Tanaka scheme. The mechanical properties are used to develop the equations of motion, obtained from the Hamilton principle, and solved by applying the Navier-type solution for simply supported boundary conditions. The results obtained are compared with other solutions of 2D, 3D and quasi-3D plate theories have been found in the literature.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.14
no.1
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pp.19-29
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2013
This paper deals with the study of buckling, vibration, and parametric instability characteristics in a damaged cross-ply and angle-ply laminated plate like beam under in-plane harmonic loading, using the finite element approach. Damage is modelled using an anisotropic damage formulation, based on the concept of reduction in stiffness. The effect of damage on free vibration and buckling characteristics of a thin plate like beam has been studied. It has been observed that damage shows a strong orthogonality and in general deteriorates the static and dynamic characteristics. For the harmonic type of loading, analysis was carried out on a thin plate like beam by solving the governing differential equation which is of Mathieu-Hill type, using the method of multiple scales (MMS). The effects of damage and its location on dynamic stability characteristics have been presented. The results indicate that, compared to the undamaged plate like beam, heavily damaged beams show steeper deviations in simple and combination resonance characteristics.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.9
no.4
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pp.1043-1049
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2008
In this paper, we investigate the static response. natural frequencies and buckling loads of functionally graded material (FGM) plates, using a Navier method. The eigenvalues of the FGM plates and shells are calculated by varying the volume fraction of the ceramic and metallic constituents using a sigmoid function, but their Poisson's ratios of the FGM plates and shells are assumed to be constant. The expressions of the membrane. bending and shear stiffness of FGM plates art more complicated combination of material properties than a homogeneous element. In order to validate the present solutions, the reference solutions of rectangular plates based on the classical theory are used. The various examples of composite and FGM structures are presented. The present results are in good agreement with the reference solutions.
In this paper structural analysis of nonhomogeneous nanotubes has been carried out using nonlocal elasticity theory. Governing differential equations of nonhomogeneous nanotubes are derived. Nanotubes include both single wall nanotube (SWNT) and double wall nanotube (DWNT). Nonlocal theory of elasticity has been employed to include the scale effect of the nanotubes. Nonlocal parameter, elastic modulus, density and diameter of the cross section are assumed to be functions of spatial coordinates. General Differential Quadrature (GDQ) method has been employed to solve the governing differential equations of the nanotubes. Various boundary conditions have been applied to the nanotubes. Present results considering nonlocal theory are in good agreement with the results available in the literature. Effect of variation of various geometrical and material parameters on the structural response of the nonhomogeneous nanotubes has been investigated. Present results of the nonhomogeneous nanotubes are useful in the design of the nanotubes.
The paper reviews the implementation and evaluation of exact methods for the computation of transcendental structural eigenvalues, i.e., critical buckling loads and natural frequencies of undamped vibration, on multiple instruction, multiple data parallel computers with distributed memory. Coarse, medium and fine grain parallel methods are described with illustrative examples. The methods are compared and combined into hybrid methods whose performance can be predicted from that of the component methods individually. An indication is given of how performance indicators can be presented in a generic form rather than being specific to one particular parallel computer. Current extensions to permit parallel optimum design of structures are outlined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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