This paper deals with free vibration analysis of continuous grading fiber reinforced (CGFR) and bi-directional FG annular sector plates on two-parameter elastic foundations under various boundary conditions, based on the three-dimensional theory of elasticity. The plates with simply supported radial edges and arbitrary boundary conditions on their circular edges are considered. A semi-analytical approach composed of differential quadrature method (DQM) and series solution is adopted to solve the equations of motion. Some new results for the natural frequencies of the plate are prepared, which include the effects of elastic coefficients of foundation, boundary conditions, material and geometrical parameters. Results indicate that the non-dimensional natural frequency parameter of a functionally graded fiber volume fraction is larger than that of a discrete laminated and close to that of a 2-layer. It results that the CGFR plate attains natural frequency higher than those of traditional discretely laminated composite ones and this can be a benefit when higher stiffness of the plate is the goal and that is due to the reduction in spatial mismatch of material properties. Moreover, it is shown that a graded ceramic volume fraction in two directions has a higher capability to reduce the natural frequency than conventional one-dimensional functionally graded material. The multidirectional graded material can likely be designed according to the actual requirement and it is a potential alternative to the unidirectional functionally graded material. The new results can be used as benchmark solutions for future researches.
In this paper, free vibration of functionally graded (FG) size-dependent nanobeams is studied within the framework of nonlocal Timoshenko beam model. It is assumed that material properties of the FG nanobeam, vary continuously through the thickness according to a power-law form. The small scale effect is taken into consideration based on nonlocal elasticity theory of Eringen. The non-classical governing differential equations of motion are derived through Hamilton's principle and they are solved utilizing both Navier-based analytical method and an efficient and semi-analytical technique called differential transformation method (DTM). Various types of boundary conditions such as simply-supported, clamped-clamped, clamped-simply and clamped-free are assumed for edge supports. The good agreement between the presented DTM and analytical results of this article and those available in the literature validated the presented approach. It is demonstrated that the DTM has high precision and computational efficiency in the vibration analysis of FG nanobeams. The obtained results show the significance of the material graduation, nonlocal effect, slenderness ratio and boundary conditions on the vibration characteristics of FG nanobeams.
DeFazio, Michael Vincent;Han, Kevin Dong;Evans, Karen Kim
Archives of Plastic Surgery
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v.41
no.3
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pp.285-289
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2014
The composite anterolateral thigh flap with vascularized fascia lata has emerged as a workhorse at our institution for complex Achilles defects requiring both tendon and soft tissue reconstruction. Safe elevation of this flap, however, is occasionally challenged by absent or inadequate perforators supplying the anterolateral thigh. When discovered intraoperatively, alternative options derived from the same vascular network can be pursued. We present the case of a 74-year-old male who underwent composite Achilles defect reconstruction using a segmental rectus femoris myofascial free flap. Following graduated rehabilitation, postoperatively, the patient resumed full activity and was able to ambulate on his tip-toes. At 1-year follow-up, active total range of motion of the reconstructed ankle exceeded 85% of the unaffected side, and donor site morbidity was negligible. American Orthopaedic Foot and Ankle Society and Short Form-36 scores improved by 78.8% and 28.8%, respectively, compared to preoperative baseline assessments. Based on our findings, we advocate for use of the combined rectus femoris myofascial free flap as a rescue option for reconstructing composite Achilles tendon/posterior leg defects in the setting of inadequate anterolateral thigh perforators. To our knowledge, this is the first report to describe use of this flap for such an indication.
This paper presents a research about free piston linear engine (FPLE) fueled with hydrogen, in which, the numerical models are built to simulate the operation during the full stroke of the engine. Dynamic model, linear alternator model and thermodynamic model are used as the numerical models to predict piston velocity, in-cylinder pressure and electric power of FPLE. The spark timing and air gap length are changed to provide information for the prediction. Beside, the heat transfer problem is also investigated in the paper. The results of research are divided by two parts, including motoring mode and firing mode. The result of motoring mode showed that there is validation between simulation and experiment for volume and pressure in cylinder. For firing mode, by increasing spark timing, the velocity of piston, peak pressure and electric power also increase respectively. Beside, when increasing air gap length, the electric power increases accordingly while the motion of piston is not symmetric. The effect of heat transfer also observed clearly by reducing of the peak pressure, velocity of piston and electric power.
Djedid, I. Klouche;Draiche, Kada;Guenaneche, B.;Bousahla, Abdelmoumen Anis;Tounsi, Abdelouahed;Bedia, E.A. Adda
Wind and Structures
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v.29
no.6
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pp.371-387
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2019
In the present paper, a simple refined nth-higher-order shear deformation theory is applied for the free vibration analysis of laminated composite plates. The proposed displacement field is based on a novel kinematic in which include the undetermined integral terms and contains only four unknowns, as against five or more in case of other higher-order theories. The present theory accounts for adequate distribution of the transverse shear strains through the plate thickness and satisfies the shear stress-free boundary conditions on the top and bottom surfaces of the plate, therefore, it does not require problem dependent shear correction factor. The governing equations of motion are derived from Hamilton's principle and solved via Navier-type to obtain closed form solutions. The numerical results of non-dimensional natural frequencies obtained by using the present theory are presented and compared with those of other theories available in the literature to verify the validity of present solutions. It can be concluded that the present refined theory is accurate and efficient in predicting the natural frequencies of isotropic, orthotropic and laminated composite plates.
A new refined hyperbolic shear and normal deformation beam theory is developed to study the free vibration and buckling of functionally graded (FG) sandwich beams under various boundary conditions. The effects of transverse shear strains as well as the transverse normal strain are taken into account. Material properties of the sandwich beam faces are assumed to be graded in the thickness direction according to a simple power-law distribution in terms of the volume fractions of the constituents. The core layer is still homogeneous and made of an isotropic material. Equations of motion are derived from Hamilton's principle. Analytical solutions for the bending, free vibration and buckling analyses are obtained for simply supported sandwich beams. Illustrative examples are given to show the effects of varying gradients, thickness stretching, boundary conditions, and thickness to length ratios on the bending, free vibration and buckling of functionally graded sandwich beams.
In this paper, free vibration characteristics of a rotating double tapered functionally graded beam is investigated. Material properties of the beam vary continuously through thickness direction according to the power-law distribution of the volume fraction of the constituents. The governing differential equations of motion are derived using the Hamilton's principle and solved utilizing an efficient and semi-analytical technique called the Differential Transform Method (DTM). Several important aspects such as taper ratios, rotational speed, hub radius, as well as the material volume fraction index which have impacts on natural frequencies of such beams are investigated and discussed in detail. Numerical results are tabulated in several tables and figures. In order to demonstrate the validity and accuracy of the current analysis, some of present results are compared with previous results in the literature and an excellent agreement is observed. It is showed that the natural frequencies of an FG rotating double tapered beam can be obtained with high accuracy by using DTM. It is also observed that nondimensional rotational speed, height taper ratio, power-law exponent significantly affect the natural frequencies of the FG double tapered beam while the effects of hub radius and breadth taper ratio are negligible.
The effect of porosity on bending and free vibration behavior of simply supported functionally graded plate reposed on the Winkler-Pasternak foundation is investigated analytically in the present paper. The modified rule of mixture covering porosity phases is used to describe and approximate material properties of the FGM plates with porosity phases. The effect due to transverse shear is included by using a new refined shear deformation theory. The number of unknown functions involved in the present theory is only four as against five or more in case of other shear deformation theories. The Poisson ratio is held constant. Based on the sinusoidal shear deformation theory, the position of neutral surface is determined and the equation of motion for FG rectangular plates resting on elastic foundation based on neutral surface is obtained through the minimum total potential energy and Hamilton's principle. The convergence of the method is demonstrated and to validate the results, comparisons are made with the available solutions for both isotropic and functionally graded material (FGM). The effect of porosity volume fraction on Al/Al2O3 and Ti-6Al-4V/Aluminum oxide plates are presented in graphical forms. The roles played by the constituent volume fraction index, the foundation stiffness parameters and the geometry of the plate is also studied.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2004.11a
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pp.183-187
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2004
To predict rolling performance for a barge-type FPSO, the evaluation of correct nonlinear roll damping is critical. The squall section of FPSO causes a fair amount of viscous damping effect. Free roll decoy tests were conducted to estimate nonlinear roll damping for a barge-typ FPSO of three different loading conditions. The roll motion RAO was deduced by model tests in the wave condition of wideband spectrum. In numerical calculation, the quadratic damping was considered as equivalent linear damping using the results of free roll decay test. Tested roll performance in JONSWAP wave spectrum was compared with numerical results. These two results show good agreement, in spite of proximity in peak wave period and roll natural period.
The aim of this study is to calculate natural frequencies and harmonic responses of cracked frames with general boundary conditions by using transfer matrix method (TMM). The TMM is a straightforward technique to obtain harmonic responses and natural frequencies of frame structures as the method is based on constructing a relationship between state vectors of two ends of structure by a chain multiplication procedure. A single variable shear deformation theory (SVSDT) is applied, as well as, Timoshenko beam theory (TBT) and Euler-Bernoulli beam theory (EBT) for comparison purposes. Firstly, free vibration analysis of intact and cracked frames are performed for different crack ratios using TMM. The crack is modelled by means of a linear rotational spring that divides frame members into segments. The results are verified by experimental data and finite element method (FEM) solutions. The harmonic response curves that represent resonant and anti-resonant frequencies directly are plotted for various crack lengths. It is seen that the TMM can be used effectively for harmonic response analysis of cracked frames as well as natural frequencies calculation. The results imply that the SVSDT is an efficient alternative for investigation of cracked frame vibrations especially with thick frame members. Moreover, EBT results can easily be obtained by ignoring shear deformation related terms from governing equation of motion of SVSDT.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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