Ayoub El Amrani;Hafid Mataich;Jaouad El-Mekkaoui;Bouchta El Amrani
Coupled systems mechanics
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제12권4호
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pp.391-407
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2023
This paper presents a static study of a rectangular functional graded material (FGM) plate, simply supported on its four edges, adopting a refined higher order theory that looks for, only,four unknowns,without taking into account any corrective factor of the deformation energy with the satisfaction of the zero shear stress conditions on the upper and lower faces of the plate. We will have determined the contribution of these stresses in the transverse deflection of the plate, as well as their effects on the axial stress within the interfaces between the layers(to avoid any problem of imperfections such as delamination) and on the top and bottom edges of the plate in order to take into account the fatigue phenomenon when choosing the distribution law of the properties used during the design of the plate. A numerical statement, in percentage, of the contribution of the shear effect is made in order to show the reliability of the adopted theory. We will also have demonstrated the need to add the shear effect when the aspect ratio is small or large. Code routines are programmed to obtain numerical results illustrating the validity of the model proposed in the theory compared to those available in the literature.
In this paper a dynamic behavior of simply supported cracked pipe conveying fluid with the moving mass is presented. Based on the Timoshenko beam theory, the equation of motion can be constructed by using the Lagrange's equation. The crack section is represented by a local flexibility matrix connecting two undamaged beam segments i.e. the crack is modelled as a rotational spring. This flexibility matrix defines the relationship between the displacements and forces across the crack section and is derived by applying fundamental fracture mechanics theory. And the crack is assumed to be in th first mode of fracture. As the depth of the crack and velocity of fluid are increased the mid-span deflection of the pipe conveying fluid with the moving mass is increased. As depth of the crack is increased, the effect that the velocity of the fluid on the mid-span deflection appears more greatly.
본 연구에서는 대변형 보이론을 이용하여 무베어링 로터 시스템의 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하였다. 무베어링 로터 시스템의 유연보, 토오크 튜브, 그리고 메인 블레이드를 각각 탄성 운동을 하는 보로 가정하고, 1차원 보 요소로 모델링을 하였다. 외력으로는 2차원 준-정상 공기력 모델을 적용하였으며, 보의 유한 요소 지배방정식은 헤밀턴 원리(Hamilton's Principle)를 이용하여 얻었다. 공력탄성학적 안정성 해석을 수행하기 위하여 정지 비행시는 모달 접근법을, 전진 비행시는 주기적인 특성을 갖는 비선형 정적 트림해를 얻기 위해 동체 평형을 고려한 연계 평형 해석을 통한 완전 유한요소 방정식을 이용하였다. 본 연구에서 구한 결과를 기존의 적정변형 보이론에 모달 접근법을 이용한 무베어링 로터 시스템의 결과와 비교하였다.
Barquero-Cabrero, Jose Daniel;Luevanos-Rojas, Arnulfo;Lopez-Chavarria, Sandra;Medina-Elizondo, Manuel;Velazquez-Santillan, Francisco;Sandoval-Rivas, Ricardo
Smart Structures and Systems
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제22권6호
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pp.689-697
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2018
This paper presents a model of the elastic curve for rectangular beams with straight haunches under uniformly distributed load and moments in the ends considering the bending and shear deformations (Timoshenko Theory) to obtain the deflections and rotations on the beam, which is the main part of this research. The traditional model of the elastic curve for rectangular beams under uniformly distributed load considers only the bending deformations (Euler-Bernoulli Theory). Also, a comparison is made between the proposed and traditional model of simply supported beams with respect to the rotations in two supports and the maximum deflection of the beam. Also, another comparison is made for beams fixed at both ends with respect to the moments and reactions in the support A, and the maximum deflection of the beam. Results show that the proposed model is greater for simply supported beams in the maximum deflection and the traditional model is greater for beams fixed at both ends in the maximum deflection. Then, the proposed model is more appropriate and safe with respect the traditional model for structural analysis, because the shear forces and bending moments are present in any type of structure and the bending and shear deformations appear.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제7권1호
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pp.99-105
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2006
In this study, nonlinear static and dynamic aeroelastic analyses for a high-aspect-ratio wing have been performed. To achieve these aims, the transonic small disturbance (TSD) theory for the aerodynamic analysis and the large deflection beam theory considering a geometrical nonlinearity for the structural analysis are applied, respectively. For the coupling between fluid and structure, the transformation of a displacement from the structural mesh to the aerodynamic grid is performed by a shape function which is used for the finite element and the inverse transformation of force by work equivalent load method. To validate the current method, the present analysis results of a high-aspect-ratio wing are compared with the experimental results. Static deformations in the vertical and torsional directions caused by an angle of attack and gravity loading are compared with experimental results. Also, static and dynamic aeroelastic characteristics are investigated. The comparisons of the flutter speed and frequency between a linear and nonlinear analysis are presented.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제9권2호
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pp.41-47
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2008
The nonlinear structural analyses of high-aspect-ratio structures were performed. For the high-aspect-ratio structures, it is important to understand geometric nonlinearity due to large deflections. To consider geometric nonlinearity, finite element analyses based on the large deflection beam theory were introduced. Comparing experimental data and the present nonlinear analysis results, the current results were proved to be very accurate for the static and dynamic behaviors for both isotropic and anisotropic beams.
The analysis of circular plates under the constant pressure are simplified as the loading conditions of the circular manhole. The theoretical solution of circular plates with respect to the constant pressures are derived by using the governing equation of plate deflection. The deflection and the radial stress distributions were calculated by the theory. Finite element solutions were conducted with respect to the element types of the continuum elements. The most accurate element was selected by comparisons of the theoretical solutions and simulated solutions. The C3D8I element type in brick-type continuum elements gave in a good accordance with the theoretical solutions.
Ali, Hayder A.K.;Al-Toki, Mouayed H.Z.;Fenjan, Raad M.;Faleh, Nadhim M.
Advances in Computational Design
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제7권2호
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pp.99-112
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2022
This research has been devoted to examine nonlinear static bending analysis of smart beams with nano dimension exposed to thermal environment. The beam elastic properties are corresponding to piezo-magnetic material of different compositions. The large deflection analysis of the beam has been performed assuming that the beam is exposed to transverse uniform pressure. Based on the rule of Hamilton, the governing equations have been derived for a nonlocal thin beam and solved using differential quadrature method. Temperature variation effect on nonlinear deflection of the smart beams has been studied. Also, the beam deflection is shown to be affected by electric voltage, magnetic intensity and material composition.
A profile shifted gear system was analyzed to select the optimum profile shift coefficient, which minimizes gear teeth deflection. Contact force and deformation overlap were calculated by means of FEM and contact theory. The deformation overlap is suggested for an effective indicator to represent the whole deformation of gear system. The optimum value of profile shift coefficients was presented with respect to the deformation of gear system.
A robot hand is used to transport the glass substrate in TFT-LCD manufacturing process. Carbon/epoxy composite is one of the best materials for this kind of robot hand application, due to their lightweight, high stiffness, and good damping characteristics. Major requirement of the robot hand is given as allowable deflection under weight loading of glass substrate and robot hand itself. In this thesis, a carbon/epoxy robot hand was analyzed using finite element method and beam theory to determine the deflection of the hand under the loading that is equivalent to actual weight. Because natural frequency is one of the major interests in robot hand design for TFT-LCD manufacturing process, modal analysis is also conducted using finite element method and beam theory. A robot hand was manufactured, and actual deflection and natural frequency were measured to verify the analysis results and compliance to requirement. The test results showed good agreement with analysis results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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