In this paper, the vibration of a rotating shaft with a thin rigid disk is considered. It is assumed that the shaft has uniform, circular cross-section. Based on the Timoshenko-beam theory, the transverse displacements and slops in two lateral directions, the axial displacement, and the torsional deformation are considered. A spectral element model is developed by using the variation method for the vibration analysis of the rotating shaft with a thin rigid disk, which is modeled by two shaft elements and a thin rigid disk element. The result of vibration analysis by finite element method is compared to the result of this research.
In this paper, the vibration of a rotating shaft with a thin rigid disk on bearing supports is considered. It is assumed that the shaft has uniform, circular cross-section. Based on the Timoshenko-beam theory, the transverse displacements and slops in two lateral directions, the axial displacement, and the torsional deformation are considered. And flexible supports are used to analyse the bearings. A spectral element model is developed for the vibration analysis of the rotating shaft with a thin rigid disk, which is modeled by two shaft elements and a thin rigid disk element. The result of vibration analysis by finite element method is compared to the result of this research.
This research develops a finite element code for the transient dynamic analysis of tapered fiber reinforced polymer (FRP) poles with hollow circular cross-section and flexible joints used in power transmission lines. The FRP poles are modeled by tapered beam elements and their flexible joints by a rotational spring. To solve the time equations of transient dynamic analysis, precise time integration method is utilized. In order to verify the utilized formulations, a typical jointed FRP pole under step, triangular and sine pulses is analyzed by the developed finite element code and also ANSYS commercial finite element software for comparison. Thereafter, the effect of joint flexibility on its dynamic behavior is investigated. It is observed that by increasing the joint stiffness, the amplitude of the pole tip deflection history decreases, and the time of occurrence of the maximum deflection is earlier.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.16
no.11
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pp.55-61
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1999
The torsional and axial vibrations of shaft system have been calculated independently because of both the limitation of computing time and the complexity of crankshaft model. In actual system, however, the torsional and axial vibrations are coupled. Therefore, in recent, many works in the coupled vibration analysis have been done to find out the more exact dynamic behavior of shaft system. The crankshaft model is very important in the vibration analysis of shaft system because most of excitation forces act on the crankshaft. It is, however, difficult to establish an exact model of crankshaft since its shape is very complex. In this work, an efficient method is proposed to construct the stiffness matrix of crankshaft using a finite element model of half crankthrow. The proposed and existing methods are compared by applying to both a simple thick beam with circular cross section and an actual crankshaft.
The strut-and-tie method (STM) has been widely accepted and used as a rational approach for the design of disturbed regions ('D' regions) of reinforced concrete members such as in corbels and deep beams, where traditional flexure theory does not apply. This paper evaluates the applicability of the equilibrium based STM in strength predictions of deep beams (with rectangular and circular cross-section) and corbels using the available experiments in literature. STM is found to give fairly good results for corbel and deep beams. The failure modes of these deep members are also studied, and an optimum amount of distribution reinforcement is suggested to eliminate the premature diagonal splitting failure. A comparison with existing empirical and semi empirical methods also show that STM gives more reliable results. The nonlinear finite element analysis (NLFEA) of 50 deep beams and 20 corbels could capture the complete behaviour of deep members including crack pattern, failure load and failure load accurately.
Eltaher, Mohamed A.;Almalki, Talaal A.;Ahmed, Khaled I.E.;Almitani, Khalid H.
Advances in nano research
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v.7
no.1
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pp.39-49
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2019
This paper focuses on two main objectives. The first one is to exploit an energy equivalent model and finite element method to evaluate the equivalent Young's modulus of single walled carbon nanotubes (SWCNTs) at any orientation angle by using tensile test. The calculated Young's modulus is validated with published experimental results. The second target is to exploit the finite element simulation to investigate mechanical buckling and natural frequencies of SWCNTs. Energy equivalent model is presented to describe the atomic bonding interactions and their chemical energy with mechanical structural energies. A Program of Nanotube modeler is used to generate a geometry of SWCNTs structure by defining its chirality angle, overall length of nanotube and bond length between two adjacent nodes. SWCNTs are simulated as a frame like structure; the bonds between each two neighboring atoms are treated as isotropic beam members with a uniform circular cross section. Carbon bonds is simulated as a beam and the atoms as nodes. A finite element model using 3D beam elements is built under the environment of ANSYS MAPDL environment to simulate a tensile test and characterize equivalent Young's modulus of whole CNT structure. Numerical results are presented to show critical buckling loads, axial and transverse natural frequencies of SWCNTs with different orientation angles and lengths. The understanding of mechanical behaviors of CNTs are essential in developing such structures due to their great potential in wide range of engineering applications.
Barrier VII program is normally used for the design of flexible barrier, but if modelled properly it can be used for the analysis of vehicle impact to small sign posts. In this paper sign post is shown to be modelled as flexible barrier by combining beam and column elements at each beam node. Simulations with the Barrier VII program have been made for 7 impact cases composed of sign posts of circular and H section with rigidly connected support and breakaway support system. The impact speed used for the simulation ranged from 30km/h to 110km/h. The study shows that in the vehicle impacts to a circular sign post with high speed, the large deflection and high inertia force causes the sign plate to hit the windshield leading to a hazard to the occupants. It is also shown that impact to H section post results in small deflection of the post and abrupt velocity change and high deceleration of the impact vehicle causing severe damage to both the vehicle and occupants. Simulation study also shows that breakaway support system eliminates the potential danger of the vehicle impact to the rigidly connected small sign posts by reducing deflection of the post, abrupt change in velocity and deceleration level.
Kong Min-Han;Park Noh-Joon;Kang Young-Jin;Song Moon-Kyou
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.43
no.5
s.347
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pp.162-168
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2006
Understanding of propagation characteristics is very important for the wireless communication system design and wireless communication service construction. In this paper, propagation characteristics is measured and analyzed at 2.45Ghz frequency band under curved subway tunnel environment. We constituted channel measurement system with sliding correlation and five different kind of antennas. The purpose of five different type of antennas is to compare propagation characteristics according to beam shape of antennas. The path loss under tunnel environment is average $4.38^{\sim}14.41dB$ lower than free space and circular polarization antenna marked smallest path loss. Also, path loss is smallest when the receiver antenna located outside of tunnel in th curved section. 90% of delay components of all antennas measured within 20ns and directional antenna has more wide coherence bandwidth than omni-directional antenna. According to measured result, when we consider path loss and delay characteristics, circular polarization antenna is most suitable under tunnel environment.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.7
no.3
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pp.193-200
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1996
In this paper, Strip Halo Antenna used for the proximity sensor in 800 MHz band was fabricated by using a dielectric board with the relative dielectric constant of 6.15. Dimensions of the strip halo antenna were optimized by the theoretical simulation and many experiments. The impedance of the strip halo antenna mounted on the proximity sensor with the finite circular groud plane was measured as 16.5 + j1.1[$\Omega$]. The matching characteristic of the strip halo antenna was greatly improved by attaching the matching section designed through experiments to the rear side of dielectric board. The impedance of the strip halo antenna with the matching section was measured as 43.79-j0.04[$\Omega$], and the 3 dB beam width of its radiation pattern was measured about $90^{\circ}$.
Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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v.11
no.1
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pp.9-16
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1974
To contribute towards more accurate estimation of the virtual inertia coefficient for the horizontal vibration of ships, three dimensional correction factor $J_H$ for the added mass of finitely long elliptic prismatic bars in horizontal vibration in a free surface of an ideal fluid are calculated. In the problem formulation Dr. T. Kumai's quasi-finite length concept[1,11,12] is employed. Now that, in Dr. Kumai's work[1] for the horizontal vibration the mathematical model was a circular cylinder, the principal aim of the authors' work is to investigate the influence of the beam-draft ratio B/T on $J_H$. The numerical results of this work are shown in Fig.3 graphically, from which we may recognize that the influence of B/T on $J_H$ is remarkable as much as that of the length-draft ratio L/T(refer to Fig.1 also). In Fig.3 the curves for B/T=2.00 are of those based on Dr. Kumai's result[1]. On the other hand, the experimental data obtained by Burril et al.[9] for the horizontal vibration of finitely long prismatic bars of various cross-section shapes are compared with the theoretical added mass coefficients defined by combination of the authors' $J_H$ from Fig.3 and two dimensional coefficients $C_H$ obtained by Lewis form approximation for the corresponding sections. They are in reasonable correspondence with each other as shown in Fig.2. Finally, considering that the longitudinal profile of full-form ship's hull is well resembled to that of an elliptic cylinder and that the influences of other factors such as the sectional area coefficient and the shape of section contour itself can be well merged in the two dimensional added mass coefficient, the authors recommend that the data given in Fig.3 may be successfully adopted for the three dimensional correction factor the added mass in the horizontal vibration of hull-form ships.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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