This paper presents a multi-objective evolutionary algorithm for combinatorial optimisation and applied for design optimisation of fiber reinforced composite structures. The proposed algorithm closely follows the implementation of Pareto Archive Evolutionary strategy (PAES) proposed in the literature. The modifications suggested include a customized neighbourhood search algorithm in place of mutation operator to improve intensification mechanism and a cross over operator to improve diversification mechanism. Further, an external archive is maintained to collect the historical Pareto optimal solutions. The design constraints are handled in this paper by treating them as additional objectives. Numerical studies have been carried out by solving a hybrid fiber reinforced laminate composite cylindrical shell, stiffened composite cylindrical shell and pressure vessel with varied number of design objectives. The studies presented in this paper clearly indicate that well spread Pareto optimal solutions can be obtained employing the proposed algorithm.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.23
no.11
s.170
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pp.2040-2049
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1999
The Rayleigh-Ritz method is used to investigate the natural frequencies and mode shapes of the ring stiffened cylindrical shells with a rectangular cutout. The cutout is located on the center of the shell. The Love's thin shell theory combined with the discrete stiffener theory is adopted to formulate the analytical model of the shell. The effect of stiffener eccentricity, number, and position on vibration characteristics of the shell is examined. Also the effect of cutout size is examined. By comparison with previously published analytical and new FEM results, it is shown that natural frequencies and mode shapes can be determined with adequate accuracy.
The analytical solutions for the free vibration and buckling of cross -ply laminated composite cylindrical shell with the orthogonal stiffeners, i. e., axial stiffeners(stringers) and circumferential stiffeners(rings), are presented using the energy method. The stiffeners are assumed to be an integral part of the shell and have been directly included in analysis(it's called discrete stiffener theory). The effect of the parameters such as the stacking sequences, the shell thickness, the shell length-to-radius ratio are studied. By comparison with the previously published analytical results for the stiffened cylindrical shells, it is shown that natural frequencies can be determined with adequate accuracy.
The effects of boundary conditions on vibration characteristics for the ring stiffered composite cylindrical shells are investigated by theoretical and experimental method. In the theoretical procedure, the Love's thin shell theory combined with the discrete stiffener theory to consider the ring stiffening effect are adopted to derive the frequency equation. In experiment, the impact exciting method is used to obtain the vibraton results. Five different boundary conditions: clamped-clamped, simply supported-simply supported, free-free, clamped-free, clamped-simply supported are considered in this study.
The free vibration analysis and design optimization of the rotating composite cylindrical shells with a rectangular cutout are investigated by theoretical method. The Love's thin shell theory is used to derive the frequency equation. The theoretical results are obtained by application of the energy method employing the Rayleigh-Ritz procedure. The used circumferential vibration modes are trigonometric functions, the axial modes are the beam modal functions chosen to satisfy the prescribed boundary conditions. To check the validity, the theoretical results are compared with experimental, FEM and other theoretical results.
A method for the analysis of free vibrations of steel and plain weave composite cylindrical shells with a longitudinal, interior rectangular plate is developed by using the receptance method. This method is based on the ratio of a deflection (or slope) response to a harmonic force(or moment) at the joint. In this study, after getting the free vibration characteristics of the simply supported plate and shell, the frequency equation of the combined system is obtained by considering the continuity condition at the joint between the plate and the shell. The numerical results are compared with published results and experiment results in order to show the validate of the formulation, and shown that the analytical results agreed with those from other methods. The effects of the location and the thickness of the plate on the natural frequencies are also investigated.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.24
no.3
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pp.261-267
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2014
The free vibration characteristics of cylindrical shells on inclined partial elastic foundations are investigated by an analytical method. The cylindrical shell is partially surrounded by the elastic foundations, these are represented by the Winkler or Pasternak model. The area of elastic foundation is not uniform and varies along the axial direction of the shell. The motion of shell is represented by first-order shear deformation theory(FSDT) to account for rotary inertia and transverse shear strains. The governing equation is obtained using the Rayleigh-Ritz method and a variation approach. To validate the present method, the numerical example is presented and compared with the present FEA results. The numerical results reveal that the elastic foundation has significant effect on vibration characteristics.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.21
no.5
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pp.422-429
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2011
The critical fluid velocity of cantilevered cylindrical shells subjected to internal fluid flow is investigated in this study. The fluid-structure interaction is considered in the analysis. The cantilevered cylindrical shell is supported intermediately at an arbitrary axial position. The intermediate support is simulated by two types of artificial springs: translational and rotational spring. It is assumed that the artificial springs are placed continuously and uniformly on the middle surface of an intermediate support along the circumferential direction. The steady flow of fluid is described by the classical potential flow theory. The motion of shell is represented by the first order shear deformation theory (FSDT) to account for rotary inertia and transverse shear strains. The effect of internal fluid can be considered by imposing a relation between the fluid pressure and the radial displacement of the structure at the interface. Numerical examples are presented and compared with existing results.
Mohammad Mashhour;Mohammad Reza Barati;Hossein Shahverdi
Steel and Composite Structures
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v.46
no.5
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pp.611-619
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2023
In the present work, the flutter characteristics of porous nanocomposite cylindrical shells, reinforced with graphene platelets (GPLs) in supersonic airflow, have been investigated. Different distributions for GPLs and porosities have been considered which are named uniform and non-uniform distributions thorough the shell's thickness. The effective material properties have been determined via Halpin-Tsai micromechanical model. The cylindrical shell formulation considering supersonic airflow has been developed in the context of first-order shell and first-order piston theories. The governing equations have been solved using Galerkin's method to find the frequency-pressure plots. It will be seen that the flutter points of the shell are dependent on the both amount and distribution of porosities and GPLs and also shell geometrical parameters.
Based on the third-order shear deformation theory, the wave propagations in doubly curved spherical- and cylindrical- panels reinforced by carbon nanotubes (CNTs) are firstly investigated in present work. The coupled equations of wave propagation for the carbon nanotubes reinforced composite (CNTRC) doubly curved panels are established. Then, combined with the harmonic balance method, the eigenvalue technique is adopted to simulate the velocity-wave number curves of the CNTRC doubly curved panels. In the end, numerical results are showed to discuss the effects of the impact of key parameters including the volume fraction, different shell types (including spherical (R1=R2=R) and cylindrical (R1=R, R2=→∞)), wave number as well as modal number on the sensitivity of elastic waves propagating in CNTRC doubly curved shells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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