The paper studies the attenuation of the axisymmetric longitudinal waves propagating in the bi-layered hollow cylinder made of linear viscoelastic materials. Investigations are made by utilizing the exact equations of motion of the theory of viscoelasticity. The dispersion equation is obtained for an arbitrary type of hereditary operator of the materials of the constituents and a solution algorithm is developed for obtaining numerical results on the attenuation of the waves under consideration. Specific numerical results are presented and discussed for the case where the viscoelasticity of the materials is described through fractional-exponential operators by Rabotnov. In particular, how the rheological parameters influence the attenuation of the axisymmetric longitudinal waves propagating in the cylinder under consideration, is established.
In this article, the effect of different geometrical, materials and load parameters on the transient response of axisymmetric viscoelastic functionally graded annular plates with different boundary conditions are studied. The behavior of the plate is assumed the elastic in bulk and viscoelastic in shear with the standard linear solid model. Also, the graded properties vary through the thickness according to a power law function. Three types of mostly applied transient loading, i.e., step, impulse, and harmonic with different load distribution respect to radius coordinate are examined. The motion equations and the corresponding boundary conditions are extracted by applying the first order shear deformation theory which are three coupled partial differential equations with variable coefficients. The resulting motion equations are solved analytically using the perturbation technique and the generalized Fourier series. The sensitivity of the response to the graded indexes, different transverse loads, aspect ratios, boundary conditions and the material properties are investigated too. The results are compared with the finite element analysis.
The aim of this paper is to investigate nonlinear dynamic responses of functionally graded composite beam resting on the nonlinear viscoelastic foundation subjected to moving mass with temperature rising. The non-linear strain-displacement relationship is considered in the finite strain theory and the governing nonlinear dynamic equation is obtained by using the Hamilton's principle. The Galerkin's decomposition technique is utilized to discretize the governing nonlinear partial differential equation to nonlinear ordinary differential equation and then the governing equation is solved by using of multiple time scale method. The influences of temperature rising, material distribution parameter, nonlinear viscoelastic foundation parameters, magnitude and velocity of the moving mass on the nonlinear dynamic responses are investigated. Also, the buckling temperatures of the functionally graded beams based on the finite strain theory are obtained.
This paper is focused on delamination analysis of a multilayered inhomogeneous viscoelastic beam subjected to linear creep under constant applied stress. The viscoelastic model that is used to treat the creep consists of consecutively connected units. Each unit consists of one spring and two dashpots. The number of units in the model is arbitrary. The modulus of elasticity of the spring in each unit changes with time. Besides, the modulii of elasticity and the coefficients of viscosity change continuously along the thickness, width and length in each layer since the material is continuously inhomogeneous in each layer of the beam. A time-dependent solution to the strain energy release rate for the delamination is derived. A time-dependent solution to the J-integral is derived too. A parametric analysis of the strain energy release rate is carried-out by applying the solution derived. The influence of various factors such as creep, material inhomogeneity, the change of the modulii of elasticity with time and the number of units in the viscoelastic model on the strain energy release rate are clarified.
Nonlinear vibration analysis of composite beam reinforced by carbon nanotubes resting on the nonlinear viscoelastic foundation is investigated in this study. The material properties of the composite beam is considered as a polymeric matrix by reinforced carbon nanotubes according to different distributions. With using Hamilton's principle, the governing nonlinear partial differential equations are derived based on the Euler-Bernoulli beam theory. In the nonlinear kinematic assumption, the Von Kármán nonlinearity is used. The Galerkin's decomposition technique is utilized to discretize the governing nonlinear partial differential equation to nonlinear ordinary differential equation and then is solved by using of multiple time scale method. The nonlinear natural frequency and the nonlinear free response of the system is obtained. In addition, the effects of different patterns of reinforcement, linear and nonlinear damping coefficients of the viscoelastic foundation on the nonlinear vibration responses and phase trajectory of the carbon nanotube reinforced composite beam are investigated.
A gradient-based evolutionary optimization methodology is presented for finding the optimal design of both the added dampers and their supporting members to minimize an objective function of a linear multi-storey structure subjected to the critical ground acceleration. The objective function is taken as the sum of the stochastic interstorey drifts. A frequency-dependent viscoelastic damper and the supporting member are treated as a vibration control device. Due to the added stiffness by the supplemental viscoelastic damper, the variable critical excitation needs to be updated simultaneously within the evolutionary phase of the optimal damper placement. Two different models of the entire damper unit are investigated. The first model is a detailed model referred to as "the 3N model" where the relative displacement in each component (i.e., the spring and the dashpot) of the damper unit is defined. The second model is a simpler model referred to as "the N model" where the entire damper unit is converted into an equivalent frequency-dependent Kelvin-Voigt model. Numerical analyses for 3 and 10-storey building models are conducted to investigate the characters of the optimal design using these models and to examine the validity of the proposed technique.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.14
no.3
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pp.193-200
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2004
The Active Constrained Layer Damping(ACLD) combines the simplicity and reliability of passive damping with the low weight and high efficiency of active control to attain high damping characteristics. The proposed ACLD treatment consists of a viscoelastic damping which is sandwiched between an active piezoelectric layer and a host structure. In this manner, the smart ACLD consists of a Passive Constrained Layer Damping(PCLD) which is augmented with an active control in response to the structural vibrations. The arc type shell model is introduced to describe the interactions between the vibrating host structure, piezoelectric actuator and viscoelastic damping. The system is modeled by applying ARMAX model and changing a state-space form through the system identification method. An optimum control law for the piezo actuator is obtain by LQR(Linear Quadratic Regulator) method. The performance of the ACLD system is determined and compared with PCLD in order to demonstrate the effectiveness of the ACLD treatment. Also, the actuation capability of a piezo actuator is examined experimentally by varying thickness of viscoelastic material(VEM).
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.5
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pp.489-495
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2009
A novel technique to measuret of viscoelastic properties of polymers is proposed to investigate complex Poisson's ratio as a function of frequency. The forced vibration responses for the samples under the normal and the shear deformation are to be measured with varying load masses. The measured data were used to obtain the viscoelastic properties of the material based on an accurate 2D numerical deformation model of the sample. The 2D model enabled us to exclude data correction by the empirical form factor used in 1D model. Comprehensive measurements of viscoelastic properties of two slightly varied silicone RTV rubber ($Silastic^{(R)}$ S2) compositions were performed. Standard composition (90% PDMS polymer + 10% catalyst) and modified composition (92.5% polymer + 7.5% catalyst) were tested in temperature range from $30^{\circ}C$ to $70^{\circ}C$. Shear modulus, modulus of elasticity, loss factor, and both the real and the imaginary parts of the Poisson's ratio were determined for frequencies from 50 to 400Hz in the linear deformation regime (at relative deformations $10^{-4}{\sim}10^{-3}$).
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.21
no.4
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pp.53-59
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2022
In this study, an enhanced first-order shear deformation theory is proposed to efficiently and accurately predict the thermo-mechanical-viscoelastic coupled behavior of laminated composite structures. To this end, transverse shearstress and displacement fields are independently assumed, and the strain-energy relationship between these fields issystematically established using the mixed variational theorem (MVT). In MVT, the transverse shear stress fields are obtained from the third-order zigzag model, whereas the displacement fields of the conventional first-order model are considered to amplify the benefits of numerical efficiency. Additionally, a transverse displacement field with a smooth parabolic distribution is introduced to accurately predict the thermal behavior of composite structures. Furthermore, the concept of Laplace transformation is newly employed to simplify the viscoelastic problem, similar to the linear-elastic problem. To demonstrate the performance of the proposed theory, the numerical results obtained herein were compared with those available in the literature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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