Nonlinear free vibration and stability responses of a carbon nanotube reinforced composite beam under temperature rising are investigated in this paper. The material of the beam is considered as a polymeric matrix by reinforced the single-walled carbon nanotubes according to different distributions with temperature-dependent physical properties. With using the Hamilton's principle, the governing nonlinear partial differential equation is 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 critical buckling temperatures, the nonlinear natural frequencies and the nonlinear free response of the system is obtained. The effect of different patterns of reinforcement on the critical buckling temperature, nonlinear natural frequency, nonlinear free response and phase plane trajectory of the carbon nanotube reinforced composite beam investigated with temperature-dependent physical property.
Real-time substructuring techniques are currently an advanced experimental method for testing large size specimens in the laboratory. In dynamic substructuring, the whole tested system is split into two linked parts, the part of particular interest or nonlinearity, which is tested physically, and the remanding part which is tested numerically. To achieve near-perfect synchronization of the interface response between the physical specimen and the numerical model, a good controller is needed to compensate for transfer system dynamics, nonlinearities, uncertainties and time-varying parameters within the physical substructures. This paper presents the substructuring approach and control performance of the linear and the adaptive controllers for testing the dynamic characteristics of soil-structure-interaction system (SSI). This is difficult to emulate as an entire system in the laboratory because of the size and power supply limitations of the experimental facilities. A modified linear substructuring controller (MLSC) is proposed to replace the linear substructuring controller (LSC).The MLSC doesn't require the accurate mathematical model of the physical structure that is required by the LSC. The effects of parameter identification errors of physical structure and the shaking table on the control performance of the MLSC are analysed. An adaptive controller was designed to compensate for the errors from the simplification of the physical model in the MLSC, and from parameter identification errors. Comparative simulation and experimental tests were then performed to evaluate the performance of the MLSC and the adaptive controller.
A proper physical modeling of infilled building frame-foundation beam-soil mass interaction system is needed to predict more realistic and accurate structural behavior under static vertical loading. This is achieved via finite element method considering the superstructure, foundation and soil mass as a single integral compatible structural unit. The physical modelling is achieved via use of finite element method, which requires the use of variety of isoparametric elements with different degrees of freedom. The unbounded domain of the soil mass has been discretized with coupled finite-infinite elements to achieve computational economy. The nonlinearity of soil mass plays an important role in the redistribution of forces in the superstructure. The nonlinear behaviour of the soil mass is modeled using hyperbolic model. The incremental-iterative nonlinear solution algorithm has been adopted for carrying out the nonlinear elastic interaction analysis of a two-bay two-storey infilled building frame. The frame and the infill have been considered to behave in linear elastic manner, whereas the subsoil in nonlinear elastic manner. In this paper, the computational methodology adopted for nonlinear soil-structure interaction analysis of infilled frame-foundation-soil system has been presented.
본 논문에서는 하이브리드 자기베어링 시스템의 효과적인 제어 방안 마련을 위한 기법 제안을 목표로 한다. 자기베어링 시스템에서의 제어 목적이란, 회전자(rotor)의 회전을 외부의 물리적 접촉 없이 자기장의 힘만으로 동작하도록 베어링의 위치를 최대한 센터에 위치케 하는 것이다. 기본적으로 자기베어링 시스템은 비선형적 동적방정식으로 구성되기 때문에, 제어 목적을 달성하기 위한 제어 입력 신호의 설계가 쉽지 않으며, 외부 환경의 영향에 따른 시스템 파라미터 변화율에도 많이 민감한 편이다. 본 논문에서는 자기베어링 시스템의 비선형성에 대한 해석 방안으로 퍼지 모델링을 통해 시스템을 재해석하게 되며, 제어 목적에 대한 설정은 선형행렬 부등식 기반 안정화 문제로 변환하여 제어 입력을 설계하고자 한다. 해당 퍼지 모델링 및 제어 알고리즘의 정당성은 시뮬레이션을 통해 검증된다.
The current study employs the nonlocal Timoshenko beam (NTB) theory and von-Kármán's geometric nonlinearity to develop a non-classic beam model for evaluating the nonlinear free vibration of bi-directional functionally-graded (BFG) nanobeams. In order to avoid the stretching-bending coupling in the equations of motion, the problem is formulated based on the physical middle surface. The governing equations of motion and the relevant boundary conditions have been determined using Hamilton's principle, followed by discretization using the differential quadrature method (DQM). To determine the frequencies of nonlinear vibrations in the BFG nanobeams, a direct iterative algorithm is used for solving the discretized underlying equations. The model verification is conducted by making a comparison between the obtained results and benchmark results reported in prior studies. In the present work, the effects of amplitude ratio, nanobeam length, material distribution, nonlocality, and boundary conditions are examined on the nonlinear frequency of BFG nanobeams through a parametric study. As a main result, it is observed that the nonlinear vibration frequencies are greater than the linear vibration frequencies for the same amplitude of the nonlinear oscillator. The study finds that the difference between the dimensionless linear frequency and the nonlinear frequency is smaller for CC nanobeams compared to SS nanobeams, particularly within the α range of 0 to 1.5, where the impact of geometric nonlinearity on CC nanobeams can be disregarded. Furthermore, the nonlinear frequency ratio exhibits an increasing trend as the parameter µ is incremented, with a diminishing dependency on nanobeam length (L). Additionally, it is established that as the nanobeam length increases, a critical point is reached at which a sharp rise in the nonlinear frequency ratio occurs, particularly within the nanobeam length range of 10 nm to 30 nm. These findings collectively contribute to a comprehensive understanding of the nonlinear vibration behavior of BFG nanobeams in relation to various parameters.
This study is to illustrate the usefulness of Kriging Dimension Reduction Method(KDRM), which is to construct probability distribution of response function in the presence of the physical uncertainty of input variables. DRM has recently received increased attention due to its sensitivity-free nature and efficiency that considerable accuracy is obtained with only a few number of analyses. However, the DRM has a number of drawbacks such as instability and inaccuracy for functions with increased nonlinearity. As a remedy, Kriging interpolation technique is incorporated which is known as more accurate for nonlinear functions. The KDRM is applied and compared with MCS methods in a compression coil spring design problem. The effectiveness and accuracy of this method is verified.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제15권4호
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pp.46-53
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1991
In the present study, Navier-Stokes equation is numerically solved by use of a Finite analytic method to obtain the 2-dimensional flow field in the square cavity. The basic idea of F.A.M. is the incorporation of local analytic solutions in the numerical solution of linear or non-linear partial differential equations. In the F.A.M., the total problem is subdivided into a number of all elements. The local analytic solution is obtained for the small element in which the governing equation, if non-linear, to be linearized. The local analytic solutions are then expressed in algebraic form and are overlapped to cover the entire region of the problem. The assembly of these local analytic solutions, which still preserve the overall nonlinearity of the governing equations, results in a system of linear algebraic equations. The system of algebraic equations is then solved to provide the numerical solutions of the total problem. The computed flow field shows the same characteristics to physical concept of flow phenomena.
The first and second moments of response variables for SDOF systems with hysteretic nonlinearity are obtained by a direct linearization procedure. This adaptation in the implementation of well-known statistical linearization methods, provides concise, model-independent linearization coefficients that are well-suited for numerical solution. The method may be applied to systems which incorporate any hysteresis model governed by a differential constitutive equation, and may be used for zero or non-zero mean random vibration. The implementation eliminates the effort of analytically deriving specific linearization coefficients for new hysteresis models. In doing so, the procedure of stochastic analysis is made independent from the task of physical modeling of hysteretic systems. In this study, systems with three different hysteresis models are analyzed under various zero and non-zero mean Gaussian White noise inputs. Results are shown to be in agreement with previous linearization studies and Monte Carlo Simulation.
In this paper, We propose the initial shape finding and dynamic analysis of cable dome structure are presented. Cable dome that is consist of three component such as cable, strut and fabric membrane have complex structural characteristics. Main structural system of cable dome is cable-strut tensegric system, and fabric membrane element Is conceived as cladding roof material. One of the important problem of cable dome is shape finding of those subjected to cable and membrane forces, which stabilize the structures. And the other is structural response from external load effect such as snow and wind When cable dome are subjected to dynamic load such as wind load each structural component has many important problem because of their special structural characteristics. One problem is that geometrical nonlinearity should be considered in the dynamic analysis because large deformation is occurred from their flexible characteristic. The other problem is that wrinkling occurs occasionally because cable and membrane elements can not transmit compressive forces. So this paper describe the physical structural response of cable dome structure.
Magnetic switch is a kind of saturable inductor, which utilizes nonlinearity of the magnetization curve of ferromagnetic materials. The right understanding of the saturation phenomena, magnetic properties, voltage-time product, and switching characteristics of the magnetic switch is essential in designing the magnetic pulse compressor (MPC). In this paper, the historical background of research on the MPC, fundamental physical properties of the magnetic switches, and application fields of the MPC are presented. Further, an in-depth analysis of pulse compression in series and parallel MPCs is incorporated. As practical application examples, a series MPC used for water treatments and a parallel MPC used for pulsed electric field (PEF) inactivation of bacteria are cited.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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