The optimization for dynamic response associated with a cylindrical shell which is made of laminated composites embedded in a piezoelectric layer which is subjected to temperature rises and is resting on an elastic foundation is investigated for the first time. The first shear order theory (FSDT) is utilized in order to obtain the strain relations of the shell. Then, using the energy method, the equations of motions as well as boundary condition of the problem are attained. The formulation of this study together with the solution procedure which is a numerical solution method, differential quadrature method (DQM) is validated using other researches. This paper presents a thorough study on the parameters which impacts the vibration frequency of the laminated shell. The results of this paper shows that any type of laminated composite shell can reduce the vibration frequency providing that the angle related to layer are higher than 85 degrees. Also, in order to reduce the effect of temperature rises, the laminated composites instead of orthotropic one can be used.
Tao, Longlong;Chen, Liwei;Long, Pengcheng;Chen, Chunhua;Wang, Jin
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.2
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pp.393-398
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2021
Current risk assessment of Spent Nuclear Fuel (SNF) transportation has the problem of the incomplete risk factors consideration and the general particle diffusion model utilization. In this paper, the accident frequency calculation and the detailed simulation of the accident consequences are coupled by the integrated risk assessment method. The "man-machine-environment" three-dimensional comprehensive risk indicator system is established and quantified to characterize the frequency of the transportation accidents. Consideration of vegetation, building and turbulence effect, the standard k-ε model is updated to simulate radioactive consequence of leakage accidents under complex terrain. The developed method is applied to assess the risk of the leakage accident in the scene of the typical domestic SNF Road Transportation (SNFRT). The critical risk factors and their impacts on the dispersion of the radionuclide are obtained.
In this paper, the vibrations of boron nitride nanotubes (BNNTs) are investigated by considering the electric field. To consider the size effect at nanoscale dimensions, the surface elasticity theory is exploited. The equations of motion of the BNNTs are obtained by applying Hamilton's principle, and the clamped-guided boundary conditions are also considered. The governing equations and boundary conditions are discretized using the differential quadrature method (DQM), and the natural frequency is obtained by using the eigenvalue problem solution. The results are compared with the molecular dynamic simulation in order to validate the accurate values of the surface effects. In the molecular dynamics (MD) simulation, the potential between boron and nitride atoms is considered as the Tersoff type. The Timoshenko beam model is adopted to model BNNT. The vibrations of two types of zigzag and armchair BNNTs are considered. In the result section, the effects of chirality, surface elasticity modulus, surface residual tension, surface density, electric field, length, and thickness of BNNT on natural frequency are investigated. According to the results, it should be noted that, as an efficient non-classical continuum mechanic approach, the surface elasticity theory can be used in scrutinizing the dynamic behavior of BNNTs.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.13
no.1
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pp.260-277
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2021
The appropriate radiation conditions of ship motion problem with advancing speed in frequency domain are investigated from a theoretical and practical point of view. From extensive numerical experiments that have been conducted for evaluation of the relevant radiation conditions, a hybrid radiation technique is proposed in which the Sommerfeld radiation condition and the free surface damping are mixed. Based on the comparison with the results of the translating and pulsating Green function method, the optimal damping factor of the hybrid radiation technique is selected, and the observed limitations of the proposed hybrid radiation technique are discussed, along with its accuracy obtained from the numerical solutions. Comparative studies of the forward-speed seakeeping prediction methods available confirm that the results of applying the hybrid radiation technique are relatively similar to those obtained from the translating and pulsating Green function method. This confirmation is made in comparisons with the results of solely applying either the free surface damping, or the Sommerfeld radiation condition. By applying the proposed hybrid radiation technique, the wave patterns, hydrodynamic coefficients, and motion responses of the Wigley III hull are finally calculated, and compared with those of model tests. It is found that, in comparison with the model test results, the three-dimensional Rankine source method adopting the proposed hybrid radiation technique is more robust in terms of accuracy and numerical stability, as well as in obtaining the forward speed seakeeping solution.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.12
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pp.4567-4583
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2021
This study proposes an analytical approximation algorithm based on extreme value theory (EVT) for the inverse of the power of the incomplete Gamma function. First, the Gumbel function is used to approximate the power of the incomplete Gamma function, and the corresponding inverse problem is transformed into the inversion of an exponential function. Then, using the tail equivalence theorem, the normalized coefficient of the general Weibull distribution function is employed to replace the normalized coefficient of the random variable following a Gamma distribution, and the approximate closed form solution is obtained. The effects of equation parameters on the algorithm performance are evaluated through simulation analysis under various conditions, and the performance of this algorithm is compared to those of the Newton iterative algorithm and other existing approximate analytical algorithms. The proposed algorithm exhibits good approximation performance under appropriate parameter settings. Finally, the performance of this method is evaluated by calculating the thresholds of space-time block coding and space-frequency block coding pattern recognition in multiple-input and multiple-output orthogonal frequency division multiplexing. The analytical approximation method can be applied to other related situations involving the maximum statistics of independent and identically distributed random variables following Gamma distributions.
Liquefaction is one of the most devastating geotechnical phenomena that severely damage vital structures and lifelines. Before constructing structures on problematic ground, it is necessary to improve the site and solve the geotechnical problem. Among ground improvement methods dealing with liquefaction, gravel drain (GD) columns and deep soil mixing (DSM) columns are popular. In this study, the results of a series of seismic experiments in a 1g environment on a structure located over liquefiable ground with different thicknesses reinforced with GD and DSM techniques were presented. The dynamic response of the reinforced ground system was investigated based on the parameters of subsidence rate, excess pore water pressure ratio, and maximum acceleration. The time history of the input acceleration was applied harmonically with an acceleration range of 0.2g and at frequencies of 1, 2, and 3 Hz. The results show that the thickness of the liquefiable layer and the frequency of the input motion have a significant impact on the effectiveness of the improvement method and all responses. Among the two techniques used, DSM in thick liquefied layers was much more efficient than GD in controlling the subsidence and rupture of the soil under the foundation. Maximum settlement values, settlement rate, and foundation rotation in the thicker liquefied layer at the 1-Hz input frequency were higher than at other frequencies. At low thicknesses, the dynamic behavior of the GD was closer to that of the DSM.
The problem is formulated by applying the Kirchhoff's conception for shell theory. The longitudinal modal displacement functions are assessed by characteristic beam ones meet clamped-clamped end conditions applied at the shell edges. The fundamental natural frequency of rotating functionally graded cylindrical shells of different parameter versus ratios of length-to-diameter and height-to-diameter for a wide range has been reported and investigated through the study with fractions laws. The frequency first increases and gain maximum value with the increase of circumferential wave mode. By increasing different value of height-to-radius ratio, the resulting backward and forward frequencies increase and frequencies decrease on increasing height-to-radius ratio. Moreover, on increasing the rotating speed, the backward frequencies increases and forward frequencies decreases. The trigonometric frequencies are lower than that of exponential and polynomial frequencies. Stability of a cylindrical shell depends highly on these aspects of material. More the shell material sustains a load due to physical situations, the more the shell is stable. Any predicted fatigue due to burden of vibrations is evaded by estimating their dynamical aspects.
Woo-Hyun Lee;Gyang-Cheol Song;Jun-Jae An;Seong-Mi Park;Sung-Jun Park
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.6_2
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pp.1117-1125
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2023
The DC part of the DC microgrid power conversion system uses capacitors for buffers of charge and discharge energy for smoothing voltage and plays important roles such as high frequency component absorption, power balancing, and voltage ripple reduction. The capacitor uses an aluminum electrolytic capacitor, which has advantages of capacity, low price, and relatively fast charging/discharging characteristics. Aluminum electrolytic capacitors(AEC) have previous advantages, but over time, the capacity of the capacitors decreases due to deterioration and an increase in internal temperature, resulting in a decrease in use efficiency or an accident such as steam extraction due to electrolyte evaporation. It is necessary to take measures to prevent accidents because the failure diagnosis and detection of such capacitors are a very important part of the long-term operation, safety of use, and reliability of the power conversion system because the failure of the capacitor leads to not only a single problem but also a short circuit accident of the power conversion system.
Kim, Jeong-Soo;Choi, Byung-Woong;Bae, Eun-Hyon;Lee, Kyun-Kyung
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.27
no.2
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pp.87-91
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2008
In this paper, the adaptive chirp beamforming method is proposed to solve the bias problem in the direction-of-arrivals (DOAs) estimation of the wideband chirp signals which have an identical time-frequency parameter and are emanated from different directions. The source location bias results from the interferences impinging on the array from the other directions. The proposed method exploits the time-frequency structure of the chirp signal based on STMV (STeered Minimum Valiance) to improve the DOA estimation performance by minimizing the chirp interferences effectively. Simulation results show the DOA estimation performance achieved by the proposed method as compared to the conventional methods.
This article investigates the free vibration behavior of carbon nanotube reinforced composite (CNTRC) beams embedded using variational analytical methods and artificial neural networks (ANN). The material properties of layered functionally graded CNTRC (FG-CNTRC) beams are estimated using nonlocal parameters modified power-law with different types of CNT distributions through the thickness direction of the beam. Adopting Eringen's nonlocal elasticity theory to capture the small size effects, the nonlocal governing equations are derived and solved using the analytical method. And also, the problem was analyzed using the ANN method. The architecture of the proposed ANN model is 3-9-1. In the experiments, we used 112 different data to predict the natural frequency using ANN. Based on the nonlocal differential constitutive relations of Eringen, the equations of motion as well as the boundary conditions of the beam are derived using Hamilton's principle. The classical beam theory is used to formulate a governing equation for predicting the free vibration of laminated CNTRC beams. According to the experimental results, the prediction ability of the ANN model is very good and the natural frequency can be predicted in ANN without attempting any experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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