Element based differential quadrature method (EDQM) has been applied to analyze static, stability and free vibration of non-homogeneous orthotropic rectangular plates of variable or stepped thickness. The Young's modulus and the density are assumed to vary in exponential form in X-direction whereas the thickness is assumed to vary linear, parabolic or exponential variation in one or two directions. In-plane loading is assumed to vary linearly. Various combinations of clamped, simply supported and free edge conditions (regular and irregular boundary) have been considered. Continuous plates could also be handled with ease. In this paper, formulation for equilibrium, buckling and free vibration problems is discussed and several numerical examples are solved using EDQM and compared with the published results.
Taleb, Ouahiba;Houari, Mohammed Sid Ahmed;Bessaim, Aicha;Tounsi, Abdelouahed;Mahmoud, S.R.
Structural Engineering and Mechanics
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v.67
no.4
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pp.369-383
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2018
In this work, a novel hyperbolic shear deformation theory is developed for free vibration analysis of the simply supported functionally graded plates in thermal environment and the FGM having temperature dependent material properties. This theory has only four unknowns, which is even less than the other shear deformation theories. The theory presented is variationally consistent, without the shear correction factor. The present one has a new displacement field which introduces undetermined integral variables. Equations of motion are obtained by utilizing the Hamilton's principles and solved via Navier's procedure. The convergence and the validation of the proposed theoretical model are performed to demonstrate the efficacy of the model.
In this study, free vibration analysis of Reissner plates on Pasternak foundation is carried out by mixed finite element method based on the G$\hat{a}$teaux differential. New boundary conditions are established for plates on Pasternak foundation. This method is developed and applied to numerous problems by Ak$\ddot{o}$z and his co-workers. In dynamic analysis, the problem reduces to the solution of a standard eigenvalue problem and the mixed element is based upon a consistent mass matrix formulation. The element has four nodes and bending and torsional moments, transverse shear forces, rotations and displacements are the basic unknowns. The element performance is assessed by comparison with numerical examples known from literature. Validity limits of Kirchhoff plate theory is tested by dynamic analysis. Shear locking effects are tested as far as $h/2a=10^{-6}$ and it is observed that REC32 is free from shear locking.
In order to investigate the vibration characteristics of fluid-structure interaction problem, we modeled two rectangular identical plates coupled with bounded fluid. The fixed boundary condition along the plate edges and an ideal fluid were assumed. An experimental modal analysis in order to extract the modal parameters of the system was performed. Finite element analysis was performed using ANSYS to verify modal parameters and analytic results were compared with experimental results. As a result, comparison of experiment and FEM showed good agreement and the transverse vibration modes, in-phase and out of-phase, were observed alternately in the fluid-coupled system. The effect of distance between two rectangular plates on the fluid-coupled natural frequency was investigated.
The so-called boundary node method (or NDIF method) that was developed by the authors has been extended for free vibration analysis of arbitrarily shaped plates with free edges. Since the proposed method is based on the collocation method, no integration procedure is needed on boundary edges of the plates and only a small amount of numerical calculation is required. A special coordinate transformation has been devised to consider the complicated free boundary conditions at boundary nodes. By the use of the special coordinate transformation, the radius of curvature involved in the free boundary conditions can be successfully dealt with. Finally, verification examples show that natural frequencies obtained by the present method agree well with those given by exact method and other analytical methods.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1997.10a
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pp.668-671
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1997
In order to investigate the vibration characteristics of fluid-structure interaction problem, we modeled two identical rectangular plates coupled with bounded fluid. The fixed boundary condition along the plate edges and an ideal fluid were assumed. A commercial computer code, ANSYS was used to perform finite element analysis and FEM solutions were compared with the experimental results to modify the finite element model. As a result, comparison of FEM and experiment showed good agreement, and the transverse vibration modes, in-phase and out of-phase. were observed alternately in the tluid-coupled system. The effects of distance between two rectangular plates and width to length ratio on the fluid-coupled natural frequency were investigated. And it was found that the ormalized natural frequency of the fluid-coupled system monotonically increased with an increase in the number of modes.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.15
no.4
s.97
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pp.395-403
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2005
The dynamic characteristics of delaminated smart composite laminates are studied using animproved layerwise laminate theory. The theory is capable of capturing interlaminar shear stresses that are critical to delamination. The presence of discrete delamination is modeled through the use of Heaviside unit step functions. Stress free boundary conditions are enforced at all free surfaces. Continuity in displacement field and transverse shear stresses are enforced at each ply level. In modeling piezoelectric composite plates, a coupled piezoelectric-mechanical formulation is used in the development of the constitutive equations. Numerical analysis is conducted to investigate the effect of nonlinearity in the transient vibration of bimodular behavior caused by the contact impact of delaminated interfaces. Composite plates with delamination, subject to external loads and voltage history from surface bonded sensors, are investigated and the results are compared with corresponding experimental results and plates without delamination.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.27
no.8
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pp.1331-1337
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2003
Linearized equations of motion for the vibration analysis of rotating cantilever plates with arbitrary orientation angle are derived in the present work. Two in-plane stretch variables are introduced to be approximated. The use of the two in-plane stretch variables enables one to derive the equations of motion which include proper motion-induced stiffness variation terms. The equations of motion are transformed into dimensionless forms in which dimensionless parameters are identified. The effects of the dimensionless parameters on the modal characteristics of rotating cantilever plates are investigated through numerical study. The natural frequency loci veering along with the associated mode shape variations, which occur while the rotating speed increases, are also presented and discussed.
The present paper deals with the free vibration analysis of the functionally graded solid and annular circular plates with two functionally graded piezoelectric layers at top and bottom subjected to an electric field. Classical plate theory (CPT) is used for description of the all deformation components based on a symmetric distribution. All the mechanical and electrical properties except Poisson's ratio can vary continuously along the thickness direction of the plate. The properties of plate core can vary from metal at bottom to ceramic at top. The effect of non homogeneous index of functionally graded and functionally graded piezoelectric sections can be considered on the results of the system. $1^{st}$ and $2^{nd}$ modes of natural frequencies of the system have been evaluated for both solid and annular circular plates, individually.
For efficient use of composite materials in engineering applications the dynamic behavior, that is, natural frequencies, nodal patterns should be informed. This study presents the experimental and FEM results for the free vibration of cantilevered, symmetrically and antisymmetrically laminated composite triangular plates. The natural frequencies and nodal patterns of a number of CFRP, GFRP, composite-Aluminum and CFRP-GFRP hybrid composite plates are experimentally obtained. A method for the determination of the Young's modulus and test procedures are described. The natural frequencies are determined for a wide range of parameters: e.g., composite material constants, fiber angles and stacking sequences. Natural frequency and nondimensional frequency parameter results are compared with the finite element analysis and existing literatures. Agreement between experimental and calculated frequencies is excellent.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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