The aim of the present study is to develop an elemental approach based on the differential quadrature method for free vibration analysis of cracked thin plate structures. For this purpose, the equations of motion are established using the classical plate theory. The well-known Generalized Differential Quadrature Method (GDQM) is utilized to discretize the governing equations on each computational subdomain or element. In this method, the differential terms of a quantity field at a specific computational point should be expressed in a series form of the related quantity at all other sampling points along the domain. However, the existence of any geometric discontinuity, such as a crack, in a computational domain causes some problems in the calculation of differential terms. In order to resolve this problem, the multi-block or elemental strategy is implemented to divide such geometry into several subdomains. By constructing the appropriate continuity conditions at each interface between adjacent elements and a crack tip, the whole discretized governing equations of the structure can be established. Therefore, the free vibration analysis of a cracked thin plate will be provided via the achieved eigenvalue problem. The obtained results show a good agreement in comparison with those found by finite element method.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2001.11b
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pp.1005-1009
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2001
This paper deals with the free vibration analysis of beam-columns on elastic foundation using Differential Quadrature Method. Based on the dynamic equilibrium equation of a beam element acting the stress resultants and the inertia force, the governing differential equation is derived for the in-plane free vibration of such beam-columns. For calculating the natural frequencies, this equation is solved by the Differential Quadrature Method. It is expected that the results obtained herein can be used in application of Differential Quadrature Method to the field of civil engineering and practically in the structural engineering, the foundation engineering and the vibration control fields.
The free vibration of axially functionally graded tapered arches including shear deformation and rotatory inertia are studied through solving the governing differential equation of motion. Numerical results are presented for circular, parabolic, catenary, elliptic and sinusoidal arches with hinged-hinged, hinged-clamped and clamped-clamped end restraints. In this study Differential Quadrature element of lowest order (DQEL) or Lagrangian Interpolation technique is applied to solve the problems. Three general taper types for rectangular section are considered. The lowest four natural frequencies are calculated and compared with the published results.
Three time-discontinuous Galerkin quadrature element methods (TDGQEMs) are developed for structural dynamic problems. The weak-form time-discontinuous Galerkin (TDG) statements, which are capable of capturing possible displacement and/or velocity discontinuities, are employed to formulate the three types of quadrature elements, i.e., single-field, single-field/least-squares and two-field. Gauss-Lobatto quadrature rule and the differential quadrature analog are used to turn the weak-form TDG statements into a system of algebraic equations. The stability, accuracy and numerical dissipation and dispersion properties of the formulated elements are examined. It is found that all the elements are unconditionally stable, the order of accuracy is equal to two times the element order minus one or two times the element order, and the high-order elements possess desired high numerical dissipation in the high-frequency domain and low numerical dissipation and dispersion in the low-frequency domain. Three fundamental numerical examples are investigated to demonstrate the effectiveness and high accuracy of the elements, as compared with the commonly used time integration schemes.
Vibration analysis of rotating beams is a topic of constant interest in mechanical engineering. The differential quadrature method (DQM) is used to obtain the natural frequencies of free transverse vibration of rotating beams. As it is known the DQM offers an accurate and useful method for solution of differential equations. And it is an effective technique for solving this kind of problems as it is shown comparing the obtained results with those available in the open literature and with those obtained by an independent solution using the finite element method. The beam model is based on the Timoshenko beam theory.
Buckling loads are determined for thin isotropic circular cylindrical shell panels subject to radial pressure using the new differential quadrature method. The Budiansky stability theory serves as the basis of the analysis. For this problem involving four boundary lines a two-dimensional approach is used, and a detailed convergence study is carried out to determine the appropriate analysis parameters for the method. Numerical results are determined for a total of twelve cylindrical shell panel cases for a number of different boundary support conditions. The results are compared with analytical and finite element method results. Conclusions are drawn about the technical significance of the results and the solution process.
This paper provides a new technique for solving the static analysis of arbitrarily shaped composite plates by using Strong Formulation Finite Element Method (SFEM). Several papers in literature by the authors have presented the proposed technique as an extension of the classic Generalized Differential Quadrature (GDQ) procedure. The present methodology joins the high accuracy of the strong formulation with the versatility of the well-known Finite Element Method (FEM). The continuity conditions among the elements is carried out by the compatibility or continuity conditions. The mapping technique is used to transform both the governing differential equations and the compatibility conditions between two adjacent sub-domains into the regular master element in the computational space. The numerical implementation of the global algebraic system obtained by the technique at issue is easy and straightforward. The main novelty of this paper is the application of the stress and strain recovery once the displacement parameters are evaluated. Computer investigations concerning a large number of composite plates have been carried out. SFEM results are compared with those presented in literature and a perfect agreement is observed.
The problem of the elastic buckling of a cylindrical liquid-storage tank subject to horizontal earthquake loading is considered. An equivalent static loading is used to represent the dynamic effect. A theoretical solution based on the nonlinear Fl$\ddot{u}$gge shell equations is developed, and numerical results are found using the new differential quadrature method. A second solution is obtained using the finite element package ADINA. A major motivation of the study was to show that the new method can serve to verify finite element solutions for cylindrical shell buckling problems. For this purpose the paper concludes with a comparison of buckling results for a number of cases covering a wide range in tank geometry.
The linearized buckling problem is considered for an isotropic clamped-clamped cylindrical shell with an oblique end. A theoretical solution based on the Budiansky shell theory is developed, and numerical results are determined using the differential quadrature method. In formulating the solutions, the surface of the shell is developed onto a plane, and the resulting irregular domain is then mapped, using blending functions, onto a square parent domain. The analysis is carried out in the parent domain. Convergence, validation, and parametric studies are conducted for a uniform external pressure loading. Results determined are compared with finite element results. The paper ends with an appropriate set of conclusions.
In this paper, a size-dependent dynamic investigation of a porous metal foams microbeamsis presented. The novelty of this study is to use a metal foam microbeam that contain porosities based on the refined high order shear deformation beam model, with sinusoidal shear strain function, and the modified strain gradient theory (MSGT) for the first time. The Lagrange's principle combined with differential quadrature hierarchicalfinite element method (DQHFEM) are used to obtain the porous microbeam governing equations. The solutions are presented for the natural frequencies of the porous and homogeneoustype microbeam. The obtained results are validated with the analytical methods found in the literature, in order to confirm the accuracy of the presented resolution method. The influences of the shape of porosity distribution, slenderness ratio, microbeam thickness, and porosity coefficient on the free vibration of the porous microbeams are explored in detail. The results of this paper can be used in various design formetallic foammicro-structuresin engineering.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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