In this paper, free vibration of rotating beam with random properties is studied. The cross-sectional area, elasticity modulus, moment of inertia, shear modulus and density are modeled as random fields and the rotational speed as a random variable. To study uncertainty, stochastic finite element method based on second order perturbation method is applied. To discretize random fields, the three methods of midpoint, interpolation and local average are applied and compared. The effects of rotational speed, setting angle, random property variances, discretization scheme, number of elements, correlation of random fields, correlation function form and correlation length on "Coefficient of Variation" (C.O.V.) of first mode eigenvalue are investigated completely. To determine the significant random properties on the variation of first mode eigenvalue the sensitivity analysis is performed. The results are studied for both Timoshenko and Bernoulli-Euler rotating beam. It is shown that the C.O.V. of first mode eigenvalue of Timoshenko and Bernoulli-Euler rotating beams are approximately identical. Also, compared to uncorrelated random fields, the correlated case has larger C.O.V. value. Another important result is, where correlation length is small, the convergence rate is lower and more number of elements are necessary for convergence of final response.
In this work, random homogenization analysis for the effective thermal properties of a three-dimensional composite material with unidirectional fibers is presented by combining the equivalent inclusion method with Random Factor Method (RFM). The randomness of the micro-structural morphology and constituent material properties as well as the correlation among these random parameters are completely accounted for, and stochastic effective thermal properties as thermal expansion coefficients as well as their correlation are then sought. Results from the RFM and the Monte-Carlo Method (MCM) are compared. The impact of randomness and correlation of the micro-structural parameters on the random homogenized results is revealed by two methods simultaneously, and some important conclusions are obtained.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.9
no.1
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pp.9-16
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2005
The random signals defined as sums of the single frequency sinusoidal signals with random amplitudes and random phases or equivalently sums of functions obtained by adding a Sine and a Cosine function with random amplitudes, are used in the double randomization method for the Monte Carlo solution of the turbulent systems. We show that these random signals can be used for studying the properties of the Johnson noise by proving that constant multiples of these signals with uniformly distributed frequencies in a fixed frequency band satisfy the properties of the Gaussian white noise.
Lal, Achchhe;Jagtap, Kirankumar R.;Singh, Birgu N.
Advances in Computational Design
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v.2
no.3
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pp.165-194
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2017
The present work proposes the thermo mechanically induced statistics of nonlinear transverse central deflection of elastically supported functionally graded (FG) plate subjected to static loadings with random system properties. The FG plate is supported on two parameters Pasternak foundation with Winkler cubic nonlinearity. The random system properties such as material properties of FG material, external loading and foundation parameters are assumed as uncorrelated random variables. The material properties are assumed as non-uniform temperature distribution with temperature dependent (TD) material properties. The basic formulation for static is based on higher order shear deformation theory (HSDT) with von-Karman nonlinear strain kinematics through Newton-Raphson method. A second order perturbation technique (SOPT) and direct Monte Carlo simulation (MCS) are used to compute the nonlinear governing equation. The effects of load parameters, plate thickness ratios, aspect ratios, volume fraction, exponent, foundation parameters, and boundary conditions with random system properties are examined through parametric studies. The results of present approaches are compared with those results available in the literature and by employing direct Monte Carlo simulation (MCS).
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1996.10a
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pp.62-69
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1996
Most dynamic systems have various random properties in excitation and system parameters. In this paper, a procedure fur response analysis is proposed for the linear dynamic system with random properties in both excitation and system parameters. The system parameter and response with random properties are modeled by perturbation technique, aand then response analysis is formulated by probabilistic and vibration theories. And probabilistic FEM is also used for the calculation of mean response which is difficult by the proposed response model. As an application example, the transient response is calculated for a sdof system with random mass and spring constant subjected to stationary white-noise excitation and the results are compared to those of numerical simulation.
In structural engineering, the material properties of the structures such as elastic modulus, shear modulus, density, and size may not be deterministic and may vary at different locations. The dynamic response analysis of such structures may need to consider these properties as stochastic. This paper introduces a stochastic finite element method (SFEM) approach to analyze moving loads problems. Firstly, Karhunen-Loéve expansion (KLE) is applied for expressing the stochastic field of material properties. Then the mathematical expression of the random field is substituted into the finite element model to formulate the corresponding random matrix. Finally, the statistical moment of the dynamic response is calculated by the point estimation method (PEM). The accuracy and efficiency of the dynamic response obtained from the KLE-PEM are demonstrated by the example of a moving load passing through a simply supported Euler-Bernoulli beam, in which the material properties (including elastic modulus and density) are considered as random fields. The results from the KLE-PEM are compared with those from the Monte Carlo simulation. The results demonstrate that the proposed method of KLE-PEM has high accuracy and efficiency. By using the proposed SFEM, the random vertical deflection of a high-speed railway (HSR) bridge is analyzed by considering the random fields of material properties under the moving load of a train.
Quasigroups are algebraic structures closely related to Latin squares which have many different applications. There are several classifications of quasigroups based on their algebraic properties. In this paper we propose another classification based on the properties of strings obtained by specific quasigroup transformations. More precisely, in our research we identified some quasigroup transformations which can be applied to arbitrary strings to produce pseudo random sequences. We performed tests for randomness of the obtained pseudo-random sequences by random walks on torus. The randomness tests provided an empirical classification of quasigroups.
Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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2001.05a
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pp.164-168
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2001
The Multiple Recursive Generator(MRG) has been considered by many scholars as a very good Random Number generator. For the long period and excellent statistical properties, the method of the combination with random number generators are used. In this paper, for two-combined MRGs, we examine the statistical properties and show the importance of the seeds likewise other random number generators. And we modify the two-combined MRGs and verify the statistical superiority.
Exercise of complete control on all aspects of any manufacturing / fabrication process is very difficult, leading to uncertainties in the material properties and geometric dimensions of structural components. This is especially true for laminated composites because of the large number of parameters associated with its fabrication. When the basic parameters like elastic modulus, density and Poisson's ratio are random, the derived response characteristics such as deflections, natural frequencies, buckling loads, stresses and strains are also random, being functions of the basic random system parameters. In this study the basic elastic properties of a composite lamina are assumed to be independent random variables. Perturbation formulation is used to model the random parameters assuming the dispersions small compared to the mean values. The system equations are analyzed to obtain the mean and the variance of the plate natural frequencies. Several application problems of free vibration analysis of composite plates, employing the proposed method are discussed. The analysis indicates that, at times it may be important to include the effect of randomness in material properties of composite laminates.
Most dynamic systems have are known to various random properties in excitation and system parameters. In this paper, a procedure for response analysis is proposed for the linear dynamic system with random properties in both excitation and system parameters. The system parameters and responses with random properties are modeled by perturbation technique, and then response analysis is formulated by probabilistic and vibration theories. And probabilistic FEM is also used for the calculation of mean response which is difficult by the proposed response model. As an applicative example, the transient response is considered for systems of single degree of freedom with random mass and spring constant subjected to stationary white-noise excitation and the results are compared to those of numerical simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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