In this article, the mechanical buckling analysis of simply-supported functionally graded plates is carried out using a higher shear deformation theory (HSDT) in conjunction with the stress function method. The proposed formulation is variationally consistent, does not use a shear correction factor and gives rise to a variation of transverse shear stress such that the transverse shear stresses vary parabolically through the thickness satisfying the surface conditions without stress of shear. The properties of the plate are supposed to vary across the thickness according to a simple power law variation in terms of volume fraction of the constituents of the material. Numerical results are obtained to study the influences of the power law index and the geometric ratio on the critical buckling load.
Mohamed, Salwa;Assie, Amr E.;Mohamed, Nazira;Eltaher, Mohamed A.
Steel and Composite Structures
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v.45
no.3
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pp.305-330
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2022
This article aims to investigate the static deflection and stress analysis of bi-directional functionally graded porous plate (BDFGPP) modeled by unified higher order kinematic theories to include the shear stress effects, which not be considered before. Different shear functions are described according to higher order models that satisfy the zero-shear influence at the top and bottom surfaces, and hence refrain from the need of shear correction factor. The material properties are graded through two spatial directions (i.e., thickness and length directions) according to the power law distribution. The porosities and voids inside the material constituent are described by different cosine functions. Hamilton's principle is implemented to derive the governing equilibrium equation of bi-directional FG porous plate structures. An efficient numerical differential integral quadrature method (DIQM) is exploited to solve the coupled variable coefficients partial differential equations of equilibrium. Problem validation and verification have been proven with previous prestigious work. Numerical results are illustrated to present the significant impacts of kinematic shear relations, gradation indices through thickness and length, porosity type, and boundary conditions on the static deflection and stress distribution of BDFGP plate. The proposed model is efficient in design and analysis of many applications used in nuclear, mechanical, aerospace, naval, dental, and medical fields.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.17
no.1
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pp.75-82
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2004
With an aim at eliminating the numerical dispersion error arising from the numerical simulation of stress wave propagation, numerical dispersion characteristics of the wave equation based one-dimensional finite element model are analyzed and some dispersion control scheme are proposed in this paper The dispersion analyses are carried out for two types of mass matrix, namely the consistent and the lumped mass matrices. Based on the finding of the analyses, dispersion correction techniques are developed for both the implicit and explicit schemes. For the implicit scheme, either the weighting factor for the spatial derivatives of each time level or the lumping coefficient for mass matrix is adjusted to minimize the numerical dispersion. In the case of the explicit scheme an artificial dispersion term is introduced in the governing equation. The validity of the dispersion correction techniques proposed in this study is demonstrated by comparing the numerical solutions obtained using the Present techniques with the analytical ones.
The Journal of Korean Institute of Information Technology
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v.16
no.11
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pp.23-34
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2018
This paper presents the high efficiency and high power-factor power supply for LED lighting equipment. The proposed power supply is the single-stage power structure consisted of the full-bridge diode rectifier and flyback converter, and thus the power-factor correction and output voltage regulation are performed simultaneously using only one controller IC and one power semiconductor switch. Furthermore, the proposed power supply reduces the voltage stress and switching loss of main switch using the regenerative snubber, and it improves the system efficiency using the synchronous rectifier. The applied synchronous rectifier is the new voltage-driven type and its operation and construction are simple. In this paper, the operation principle of proposed power supply is explained through the operation analyses of its power-factor correction and main power conversion parts and the operation of synchronous rectifier is described, briefly. Also, a design example of the power circuit of 40W-class prototype is shown and the operation characteristics of proposed power supply are validated through the experimental results of the implemented prototype by the designed circuit parameter.
This paper uses the four-variable refined plate theory for the free vibration analysis of functionally graded material (FGM) rectangular plates. The plate properties are assumed to be varied through the thickness following a simple power law distribution in terms of volume fraction of material constituents. The theory presented is variationally consistent, does not require shear correction factor, and gives rise to transverse shear stress variation such that the transverse shear stresses vary parabolically across the thickness satisfying shear stress free surface conditions. Equations of motion are derived from the Hamilton's principle. The closed-form solutions of functionally graded plates are obtained using Navier solution. Numerical results of the refined plate theory are presented to show the effect of the material distribution, the aspect and side-to-thickness ratio on the fundamental frequencies. It can be concluded that the proposed theory is accurate and simple in solving the free vibration behavior of functionally graded plates.
Hadji, Lazreg;Daouadji, T. Hassaine;Tounsi, A.;Bedia, E.A.
Structural Engineering and Mechanics
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v.54
no.5
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pp.923-936
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2015
In this paper, a simple n-order refined theory based on neutral surface position is developed for bending and frees vibration analyses of functionally graded beams. The present theory is variationally consistent, uses the n-order polynomial term to represent the displacement field, does not require shear correction factor, and gives rise to transverse shear stress variation such that the transverse shear stresses vary parabolically across the thickness satisfying shear stress free surface conditions. The governing equations are derived by employing the Hamilton's principle and the physical neutral surface concept. The accuracy of the present solutions is verified by comparing the obtained results with available published ones.
In this paper, a hyperbolic shear deformation theory is presented for bending analysis of functionally graded beams. This theory used in displacement field in terms of thickness co-ordinate to represent the shear deformation effects and does not require shear correction factor, and gives rise to transverse shear stress variation such that the transverse shear stresses vary parabolically across the thickness satisfying shear stress free surface conditions. The governing equations are derived by employing the virtual work principle and the physical neutral surface concept. A simply supported functionally graded beam subjected to uniformly distributed loads and sinusoidal loads are consider for detail numerical study. The accuracy of the present solutions is verified by comparing the obtained results with available published ones.
In this paper, a simple n-order refined theory based on neutral surface position is developed for bending and frees vibration analyses of functionally graded beams. The present theory is variationally consistent, uses the n-order polynomial term to represent the displacement field, does not require shear correction factor, and gives rise to transverse shear stress variation such that the transverse shear stresses vary parabolically across the thickness satisfying shear stress free surface conditions. The governing equations are derived by employing the Hamilton's principle and the physical neutral surface concept. The accuracy of the present solutions is verified by comparing the obtained results with available published ones.
This study introduces a novel Soft Switching (SS) Pulse Width Modulated (PWM) AC-DC boost converter. In the proposed converter, the main switch is turned on with Zero Voltage Transition (ZVT) and turned off with Zero Current Transition (ZCT). The main diode is turned on with Zero Voltage Switching (ZVS) and turned off with Zero Current Switching (ZCS). The auxiliary switch is turned on and off with ZCS. All auxiliary semiconductor devices are turned on and off with SS. There is no extra current or voltage stress on the main semiconductor devices. The majority of switching energies are transferred to the output by auxiliary transformer. Thus, the current stress of auxiliary switch is significantly reduced. Besides, the proposed converter has simple structure and ease of control due to common ground. The theoretical analysis of the proposed converter is verified by a prototype with 100 kHz switching frequency and 500 W output power. Furthermore, the efficiency of the proposed converter is 98.9% at nominal output power.
Kim, Jong-Gyeum;Park, Young-Jeen;Lee, Eun-Woong;Lee, Dong-Ju
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.57
no.4
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pp.370-376
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2008
Power capacitors is widely used for power factor correction and component of passive filter in the user power systems. Recently, application of non-linear load is gradually increased. Non-linear load produces harmonic components of current. There are series resonance and parallel resonance when capacitors are applied in the user electrical application. If this harmonic component matches resonance, voltage and current is magnified and has severely an influences on capacitor. This paper purposes a new method for the magnitude of voltage and current by the frequency scan analysis without equivalent circuit for the actual circuit at the resonance condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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