Nonlinear forced vibration properties of three-layered plates containing graphene platelets (GPL) filled skins and an auxetic core have been inquired within the present paper. Owning reduced weight as well as reduced stiffness, rectangle-shaped auxetic cores have been frequently made from novel techniques such as additive manufacturing. Here, the rectangle shape core is amplified via the graphene-filled layers knowing that the layers possess uniform and linear graphene gradations. The rectangle shape core has the equivalent material specifications pursuant to relative density value. The sandwich plate is formulated pursuant to Kirchhoff plate theory while a numerical trend has been represented to discretize the plate equations. Next, an analytical trend has been performed to establish the deflection-frequency plots. Large deflections, core density and GPL amplification have showed remarkable impacts on dynamic response of three-layered plates.
Faisal Baakeel;Mohamed A. Eltaher;Muhammad Adnan Basha;Ammar Melibari;Alaa A. Abdelrhman
Advances in aircraft and spacecraft science
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v.10
no.4
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pp.347-368
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2023
In the first part of this study, a numerical simulation model was developed using the mechanical APDL software to validate the results of the 3D-elastisity theory on the laminated sandwich plate developed by Panago. The numerical simulation model showed a good agreement to the results of Pagano's theory in terms of deflection, normal stresses, and shear stresses. In the second part of this study, the developed numerical simulation model was used to define different plates dimensions and fibers layup orientations to examine the load response in terms of deflection and stresses. Further analysis was implemented on the natural frequencies of laminated xxx plates of the plates. The layup configurations include Unidirectional (UD), Cross-Ply (CP), Quasi-Isotropic (QI), the linear bio-inspired known as Linear-Helicoidal (LH), and the nonlinear bio-inspired known as Fibonacci-Helicoidal (FH). The following numerical simulation model can be used for the design and study of novel, sophisticated bio-inspired composite structures in a variety of configurations subjected to sinusoidal or constant loads.
To understand fluid dynamic forces acting on a structure subjected to two-phase flow, it is essential to get detailed information about the characteristics of two-phase flow. Stratified steady and unsteady two-phase flows between two parallel plates have been studied to investigate the general characteristics of the flow related to flow-induced vibration. Based on the spectral collocation method, a numerical approach has been developed for the unsteady two-phase flow. The method is validated by comparing numerical result to analytical one given for a simple harmonic two-phase flow. The flow parameters for the steady two-phase flow, such as void fraction and two-phase frictional multiplier, are evaluated. The dynamic characteristics of the unsteady two-phase flow, including the void fraction effect on the complex unsteady pressure, are illustrated.
A new first-order shear deformation theory is developed for dynamic behavior of functionally graded beams. The equations governing the axial and transverse deformations of functionally graded plates are derived based on the present first-order shear deformation plate theory and the physical neutral surface concept. There is no stretching-bending coupling effect in the neutral surface based formulation, and consequently, the governing equations and boundary conditions of functionally graded beams based on neutral surface have the simple forms as those of isotropic plates. The accuracy of the present solutions is verified by comparing the obtained results with the existing solutions.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.8
no.2
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pp.73-79
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1999
Most of mechanical structures are combined of substructures such as beams and/or plates. There are few systems with unibody structures but are many systems with united body structures. Generally the dynamic a nalysis of whole structures is performed under alternation load. In the structure design, the analysis of each bolted joint is more important than others for zero severity. This paper presents the analysis method of contact stress distribution factor in the bolted joint with variable fastening torque on joints in the structure. At first, a static vibration test was performed to find out a nominal stress of bolt jointed plates from the relationship between natural frequency and nominal stress. Then a contact stress was computed at contact point between bolt and plate in the structure. It is believed that the proposed method has promisiong implications for safer design with index of contact stress distribution factor and has merits for cost-down and saving time at the beginning of vehicle development.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.19
no.9
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pp.2082-2088
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1995
In this paper, we designed and fabricated the magnetic bearings and built-in type cylindrical capacitive transducers for improving the vibration characteristics of rotating shaft. The eddy current and magnetic field from the electromagnet of the bearing don't affect the measuring signal of the capacitive type transducers so that it is possible to locate the capacitive sensor plates around the magnetic bearing poles and can improve the spillover problem which is induced by the noncollocation of the sensors and actuators. According to the sensitivity calibration schemes using a X-Y table, the cylindrical capacitive transducers have a good linearities in the .+-.70.mu.m range from the geometric center of the sensor plates. The measured results also show high displacement sensitivities of the sensors. According to the performance test of the magnetic bearing which is controlled by the analog PD controllers, we found that the built-in capacitive transducer system successfully measures the journal displacement in the magnetic field and therefore the magnetic bearing system supports the rotating shaft up to 12,000 rpm.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.7
no.2
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pp.42-49
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2006
In this paper, an efficient piezoelectric passive damper is newly devised to suppress the multi-mode vibration of plates. To construct the passive damper, the piezoelectric materials are utilized as energy transformer, which can transform the mechanical energy to electrical energy. To dissipate the electrical energy transformed from mechanical energy, multiple resonant shunted piezoelectric circuits are applied. The dynamic governing equations of a coupled electro-mechanical piezoelectric with multiple piezoelectric patches and multiple resonant shunted circuits is derived and solved for the one edge clamped plate. The equations of motion of the piezoelectrics and shunted circuits as well as the plate are discretized by finite element method to estimate more exactly the effectiveness of the piezoelectric passive damper. The method to find the optimal location of a piezoelectric is presented to maximize effectiveness for desired modes. The electro-mechanical coupling term becomes important parameter to select the optimal location.
The tension and compression buckling behaviour of a square plate with localized zones of damage and subjected to non-uniform loading is studied using a finite element analysis. The influence of parameters such as position of damage, extent of damage, size of damage and position of load on instability behaviour are discussed. The dynamic behaviour for certain load and damage parameters are also presented. It is observed that the presence of damage has a marked effect on the static buckling load and natural frequency of the plate.
This paper proposes a new foundation model called "Dynamic foundation model" for the dynamic analysis of plates on foundation subjected to a moving oscillator. This model includes a linear elastic spring, shear layer, viscous damping and the special effects of mass density parameters of foundation during vibration. By using finite element method and the principle of dynamic balance, the governing equation of motion of the plate travelled by the oscillator is derived and solved by the Newmark's time integration procedure. The accuracy of the algorithm is verified by comparing the numerical results with the other numerical results in the literature. Also, the effects of mass and damping ratio of system components, stiffness of suspension system, velocity of moving oscillator, and dynamic foundation parameters on dynamic responses are investigated. A very important role of these factors will be shown in the dynamic behavior of the plate.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.10
no.4
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pp.91-96
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2001
In this paper, an investigation was performed on the dynamic interlaminar fracture toughness of CFRP(carbon filber rein-forcement plastics). Specimens used in this experiments are CF/PEEK laminated plates. In this experiments, Split Hopkin-sons Bar(SHPE) tes was apply to dynamic and notched flexure test. The model II fracture toughness of each unidirectional CFRP was estimated by the analyzed deflection of the specimen and J-integral with the measured impulsive load and reac-tions at the supported points. As an experimental results the vibration amplitude of [$0^{\circ}_10 /F_4 0^{\circ}_10 $] j-aminates appear more than that of [$0^{\circ}_10 /F_2 0^{\circ}_10 $ laminates for the j-integral and displacement velocity at a measuring point. Also, it is thought that the dynamic fracture toughness of two kind specimen(CF/PEEK) with the crease of displacement velocity becomes great at a measuring point with in the range of measurement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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