In this disquisition, an exact solution method is developed for analyzing the vibration characteristics of magneto-electro-elastic functionally graded (MEE-FG) beams by considering porosity distribution and various boundary conditions via a four-variable shear deformation refined beam theory for the first time. Magneto-electroelastic properties of porous FG beam are supposed to vary through the thickness direction and are modeled via modified power-law rule which is formulated using the concept of even and uneven porosity distributions. Porosities possibly occurring inside functionally graded materials (FGMs) during fabrication because of technical problem that lead to creation micro-voids in FG materials. So, it is necessary to consider the effect of porosities on the vibration behavior of MEE-FG beam in the present study. The governing differential equations and related boundary conditions of porous MEE-FG beam subjected to physical field are derived by Hamilton's principle based on a four-variable tangential-exponential refined theory which avoids the use of shear correction factor. An analytical solution procedure is used to achieve the natural frequencies of porous-FG beam supposed to magneto-electrical field which satisfies various boundary conditions. A parametric study is led to carry out the effects of material graduation exponent, porosity parameter, external magnetic potential, external electric voltage, slenderness ratio and various boundary conditions on dimensionless frequencies of porous MEE-FG beam. It is concluded that these parameters play noticeable roles on the vibration behavior of MEE-FG beam with porosities. Presented numerical results can be applied as benchmarks for future design of MEE-FG structures with porosity phases.
Elmascri, Setti;Bessaim, Aicha;Taleb, Ouahiba;Houari, Mohammed Sid Ahmed;Mohamed, Sekkal;Bernard, Fabrice;Tounsi, Abdelouahed
Structural Engineering and Mechanics
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v.75
no.2
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pp.193-209
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2020
This paper presents a new hyperbolic shear deformation plate theory including the stretching effect for free vibration of the simply supported functionally graded plates in thermal environments. The theory accounts for parabolic distribution of the transverse shear strains and satisfies the zero traction boundary conditions on the surfaces of the plate without using shear correction factors. This theory has only five unknowns, which is even less than the other shear and normal deformation theories. The present one has a new displacement field which introduces undetermined integral variables. Material properties are assumed to be temperature-dependent, and graded in the thickness direction according to a simple power law distribution in terms of the volume power laws of the constituents. The equation of motion of the vibrated plate obtained via the classical Hamilton's principle and solved using Navier's steps. The accuracy of the proposed solution is checked by comparing the present results with those available in existing literature. The effects of the temperature field, volume fraction index of functionally graded material, side-to-thickness ratio on free vibration responses of the functionally graded plates are investigated. It can be concluded that the present theory is not only accurate but also simple in predicting the natural frequencies of functionally graded plates with stretching effect in thermal environments.
In the current work, static and free torsional vibration of functionally graded (FG) nanorods are investigated using Fourier sine series. The boundary conditions are described by the two elastic torsional springs at the ends. The distribution of functionally graded material is considered using a power-law rule. The systems of equations of the mechanical response of nanorods subjected to deformable boundary conditions are achieved by using the modified couple stress theory (MCST) and taking the effects of torsional springs into account. The idea of the study is to construct an eigen value problem involving the torsional spring parameters with small scale parameter and functionally graded index. This article investigates the size dependent free torsional vibration based on the MCST of functionally graded nano/micro rods with deformable boundary conditions using a Fourier sine series solution for the first time. The eigen value problem is constructed using the Stokes' transform to deformable boundary conditions and also the convergence and accuracy of the present methodology are discussed in various numerical examples. The small size coefficient influence on the free torsional vibration characteristics is studied from the point of different parameters for both deformable and rigid boundary conditions. It shows that the torsional vibrational response of functionally graded nanorods are effected by geometry, small size effects, boundary conditions and material composition. Furthermore, for all deformable boundary conditions in the event of nano-sized FG nanorods, the incrementing of the small size parameters leads to increas the torsional frequencies.
The pseudo spectral method is applied to the free vibration analysis of double-span Timoshenko beams. The analysis is based on the Chebyshev polynomials. Each section of the double-span beam has its own basis functions, and the continuity conditions at the intermediate support as well as the boundary conditions are treated separately as the constraints of the basis functions. Natural frequencies are provided for different thickness-to-length ratios and for different span ratios, which agree with those of Euler-Bernoulli beams when the thickness-to-length ratio is small but deviate considerably as the thickness-to-length ratio grows larger.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2000.10a
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pp.349-354
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2000
The modal analysis based on deformations is the method to drived dynamic responsed from superposition of natural frequency and mode shape. In order to free vibration analysis of the structures, Aluminum-made model is used in experiment. The dynamic characteristic of the structures are determined from acceleration measurements using impulse hammer. Experimenrt input and output signal are derive from impact hammer and the one accerometer. This paper present three methods for calculating the natural frequencies and mode shapes of the structure with theory value and finite element analysis, experiment. The results were good approximated about natural frequency and mode shape.
This paper is presented for the free vibration of a conical shell with annular plates or circular plate using the transfer of influence coefficient. The governing equations of vibration of a conical shell, including annular plate, are written as a coupled set of first order differential equations by using the transfer matrix of the shell. Once the transfer matrix of a single component has been determined, the entire structure matrix is obtained by the product of each component matrix and the joining matrix. The natural frequencies and the modes of vibration were calculated numerically for joined conical-annular plates. The validity of the present method is demonstrated through simple numerical examples, and through comparison with the results of finite element method, transfer matrix method and ANSYS. The conclusion show that the present method can accurately obtain natural vibration characteristics of the conical shell with annular or circle end plates.
Sa, Jong-Sung;Shin, Yang-Hyun;Kang, Tae-Won;Kim, Chan-Mook
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.16
no.2
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pp.183-190
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2008
This paper deals with the characteristics of idle vibration due to the type of constant velocity joints. Based on the kinematics model of constant velocity joints, a offset between the tripod center and tullip center plays a important role in generating unwelcome forces. Moreover, it induced additional forces in lateral direction of a vehicle movement according to the angle of the spider in idle vibration. The difference of mass for each constant velocity joint types affect the natural frequency of the driveshaft and the powertrain. When the static torque is applied to the constant velocity joints, the natural frequencies of the driveshaft are reduced nearby 50Hz. There will be a big opportunity that the dirveshaft and constant velocity joints would be a transfer path of idle vibration at D or R gear range. Experiments indicate that TJ type is better than SFJ and DOJ in idle vibration.
Marine structures are often in contact with inner or outer fluid as stern, ballast and oil tanks. The effect of interaction between fluid and structure has to be taken into consideration when we estimate the dynamic response of the structure appropriately. Fatigue damages can also be sometimes observed in these tanks which seem to be caused by resonance. Thin walled tank structures in ships which are in contact with water and located near engine or propeller where vibration characteristics are strongly affected by the added mass of containing water. Therefore it is essentially important to estimate the added mass effect to predict vibration characteristics of tank structures. But it is difficult to estimate exactly the magnitude of the added mass because this is a fluid-structure interaction problem and is affected by the free surface, vibration modes of structural panels and the depth of water. I have developed a numerical tool of vibration analysis of 3-dimensional tank structure using finite elements for plates and boundary elements for fluid region. In the present study, the effect of added mass of containing water, the effect of structural constraint between panels on the vibration characteristics are investigated numerically and discussed. Especially a natural frequencies by the fluid interaction between 2 panels and a breath mode of the water tank are focused on.
In this study, the nonlinear vibration analysis of the composite nanoplate is studied. The composite nanoplate is fabricated by the functional graded (FG) core and lipid face sheets. The material properties in the FG core vary in three directions. The Kelvin-Voigt model is used to study the viscoelastic effect of the lipid layers. By using the Von-Karman assumptions, the nonlinear differential equation of the vibration analysis of the composite nanoplate is obtained. The foundation of the system is modeled by the nonlinear Pasternak foundation. The Bubnov-Galerkin method and the multiple scale method are used to solve the nonlinear differential equation of the composite nanoplate. The free and force vibration analysis of the composite nanoplate are studied. A comparison between the presented results and the reported results is done and good achievement is obtained. The reported results are verified by the results which are obtained by the Runge-Kutta method. The effects of different parameters on the nonlinear vibration frequencies, the primary, the super harmonic and subharmonic resonance cases are investigated. This work will be useful to design the nanosensors with high biocompatibility.
Cavus, Yakup Harun;Kupeli, Togay;Yayli, Mustafa Ozgur
Coupled systems mechanics
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v.11
no.4
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pp.335-355
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2022
It's important to note that the number of studies on the lateral vibration of steel liquid storage tanks has been quite modest in the past. The aim of this research has to look at the variables that affect vibration of storage tanks and to highlight the characteristics of a construction that hasn't received much attention in the literature. The storage tank has pre-sized in the study, and aluminum and steel have chosen as components. The specified material qualities and the factors utilized in the investigation has used to calculate vibration frequency values. The resulting calculations are backed up by tables and graphs, and it's an important to look into the parameters that affect the vibration frequencies that will occur on the designed storage tank vary. In the literature, water tanks are usually modelled as lumped masses. The horizontal stiffness of the column on which it is placed is assumed to be constant throughout. This is an approximation method of solving this problem. The column is handled in this study with a more realistic approach that fits the continuum mechanics in the analysis. The reservoir part is incorporated directly into the problem as the boundary condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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