Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.8
no.1
s.20
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pp.81-91
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2005
It is well known that the natural frequencies of the pipe come to be lower as internal fluid velocity and pressure increase, and the pipe will be unstable if the fluid velocity is higher than critical velocity. But even if the velocity of the fluid below the critical velocity, resonance will be caused by pulsation of the fluid. So the effects of pulsating fluid in pipe should be also taken into consideration for better analysis. The research of the vibration of piping system due to a fluid pulsation has been studied by many people. But most of them are dealt with determining the boundary between stable and unstable region without analyzing forced response in the stable region. In this study, not only stability analysis but also forced response analysis, which is caused by harmonically excited fluid especially, is conducted. In order to analyze the system numerically, the descretized equation is formulated by using FEM(Finite Element Method). And the results of this method are compared with those of AMM(Assumed Mode Method) which were used by many researcher earlier.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.11a
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pp.1077-1082
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2004
It is well known that the pipe will be unstable if the fluid velocity is higher than critical velocity. But even if the velocity of the fluid below the critical velocity, resonance will be caused by pulsation of the fluid. So, many people has studied about the piping system vibration due to a fluid pulsation. But almost guess that fluid has only one hamonic pulsation. Actually, like this case is rare quite. So, in this paper, we consider the vibration analysis of a pipe conveying fluid with several harmonic pulsations and compare the result which considers one hamonic pulsation with the result which considers several harmonic pulsations. And we verify the result in time domain again.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.20
no.6
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pp.593-603
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2010
In this paper, vibration and flow-induced flutter instability analysis of cantilever multi-wall carbon nanotubes conveying fluid and modelled as a thin-walled beam is investigated. Non-classical effects of transverse shear and rotary inertia and van der Waals forces between two walls are incorporated in this study. The governing equations and the associated boundary conditions are derived through Hamilton's principle. Numerical analysis is performed by using extend Galerkin method which enables us to obtain more exact solutions compared with conventional Galerkin method. Cantilevered carbon nanotubes are damped with decaying amplitude for flow velocity below a certain critical value, however, beyond this critical flow velocity, flutter instability may occur. Variations of critical flow velocity with both radius ratio and length of carbon nanotubes are investigated and pertinent conclusion is outlined.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2012.04a
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pp.219-224
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2012
In this paper, vibration and flow-induced flutter instability analysis of cantilever multiwall carbon nanotubes conveying fluid and modelled as a thin-walled beam is investigated. Non-classical effects of transverse shear and rotary inertia are incorporated in this study. The governing equations and the associated boundary conditions are derived through Hamilton's principle. Numerical analysis is performed by using extend Galerkin method which enables us to obtain more exact solutions compared with conventional Galerkin method. Cantilevered carbon nanotubes are damped with decaying amplitude for flow velocity below a certain critical value, however, beyond this critical flow velocity, flutter instability may occur. Variations of critical flow velocity with both radius ratio and length of carbon nanotubes are investigated and pertinent conclusion is outlined.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.11a
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pp.356-359
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2007
In this paper, the stability of a rotating cantilever pipe conveying fluid with a crack is investigated by the numerical method. That is, the influences of the rotating angular velocity, mass ratio and crack severity on the critical flow velocity for flutter instability of system are studied. The equations of motion of rotating pipe are derived using the Euler beam theory and the Lagrange's equation. The crack section of pipe is represented by a local flexibility matrix connecting two undamaged pipe segments. The crack is assumed to be in the first mode of fracture and to be always opened during the vibrations. Generally, the critical flow velocity for flutter is proportional to the angular velocity and the depth of crack. Also, the critical flow velocity and stability maps of the rotating pipe system as a function of mass ratio for the changing each parameter are obtained.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.17
no.12
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pp.1161-1169
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2007
In this paper, the dynamic stability of a rotating cantilever pipe conveying fluid with a crack is investigated by the numerical method. That is, the influence of the rotating angular velocity, mass ratio and crack severity on the critical flow velocity for flutter instability of system are studied. The equations of motion of rotating cantilever pipe are derived by using extended Hamilton's principle. The crack section of pipe is represented by a local flexibility matrix connecting two undamaged pipe segments. The crack is assumed to be in the first mode of fracture and always opened during the vibrations. Generally, the critical flow velocity for flutter is proportional to the rotating angular velocity of a pipe. Also, the critical flow velocity and stability maps of the rotating pipe system for the variation each parameter are obtained.
Fluid velocity analysis on the instability of pipes reinforced by silica nanoparticles ($SiO_2$) is presented in this paper. Mori-Tanaka model is used for obtaining the effective materials properties of the nanocomposite structure considering agglomeration effects. The well known Navier-Stokes equation is used for obtaining the applied force of fluid to pipe. Based on the Reddy higher-order shear deformation theory, the motion equations are derived based on energy method and Hamilton's principal. The frequency and critical fluid velocity of structure are calculated using differential quadrature method (DQM) so that the effects of different parameters such as volume fractions of SiO2 nanoparticles, SiO2 nanoparticles agglomeration, boundary conditions and geometrical parameters of pipes are considered on the nonlinear vibration and instability of the pipe. Results indicate that increasing the volume fractions of SiO2 nanoparticles, the frequency and critical fluid velocity of the structure are increased. Furthermore, considering SiO2 nanoparticles agglomeration, decreases the frequency and critical fluid velocity of the pipe.
The free vibration analysis of fluid conveying Timoshenko pipeline with different boundary conditions using Differential Transform Method (DTM) and Adomian Decomposition Method (ADM) has not been investigated by any of the studies in open literature so far. Natural frequencies, modes and critical fluid velocity of the pipelines on different supports are analyzed based on Timoshenko model by using DTM and ADM in this study. At first, the governing differential equations of motion of fluid conveying Timoshenko pipeline in free vibration are derived. Parameter for the nondimensionalized multiplication factor for the fluid velocity is incorporated into the equations of motion in order to investigate its effects on the natural frequencies. For solution, the terms are found directly from the analytical solution of the differential equation that describes the deformations of the cross-section according to Timoshenko beam theory. After the analytical solution, the efficient and easy mathematical techniques called DTM and ADM are used to solve the governing differential equations of the motion, respectively. The calculated natural frequencies of fluid conveying Timoshenko pipelines with various combinations of boundary conditions using DTM and ADM are tabulated in several tables and figures and are compared with the results of Analytical Method (ANM) where a very good agreement is observed. Finally, the critical fluid velocities are calculated for different boundary conditions and the first five mode shapes are presented in graphs.
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.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2008.04a
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pp.242-249
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2008
In this paper, flow-induced flutter instability of cantilever carbon nanotubes conveying fluid and modelled as a thin-walled beam is investigated. Non-classical effects of transverse shear and rotary inertia are incorporated in this study. The governing equations and the associated boundary conditions are derived through Hamilton's principle. Numerical analysis is performed by using extend Galerkin method which enables us to obtain more exact solutions compared with conventional Galerkin method. Cantilevered carbon nanotubes are damped with decaying amplitude for flow velocity below a certain critical value, however, beyond this critical flow velocity, flutter instability may occur. Variations of critical flow velocity with both radius ratio and length of carbon nanotubes are investigated and pertinent conclusion is outlined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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