This paper presents the combination resonances of FG porous (FGP) cylindrical shell under two-term excitation. The effect of structural damping on the system response is also considered. With regard to classical plate theory of shells, von-$K{\acute{a}}rm{\acute{a}}n$ equation and Hook law, the relations of stress-strain is derived for shell. According to the Galerkin method, the discretized motion equation is obtained. The combination resonances are obtained by using the method of multiple scales. Four types of FGP distributions consist of uniform porosity, non-symmetric porosity soft, non-symmetric porosity stiff and symmetric porosity distribution are considered. The influence of various porosity distributions, porosity coefficients of cylindrical shell and amplitude excitations on the combination resonances for FGP cylindrical shells is investigated.
This paper depicts the diagram of cylindrical shells as an essential idea. It centers around an outline of exploration and use of cylindrical shell in expansive current circumstance. In view of investigation of the current and prospect of model as a piece of present exploration work, a straightforward contextual analysis is examined with Love's shell theory based on Galerkin's method. The cylindrical shells are attached from one end of the cylindrical shells. The frequencies of ring support shells are investigated against the half axial wave mode. The frequencies increase on increasing the half axial wave mode. Also, the frequencies are downsized with ring supports. The software MATLAB is preferred to others because in this software computing coding is very easy to do. Just single command 'eig' furnishes shell frequencies and mode shapes by calculating eigenvalues and eigenvectors respectively. The shell vibration frequencies for cylindrical shells are compared with those results found in the open literature.
A study on the structural analysis of the composite laminated cylindrical shell which has simply supported boundary conditions at both ends, was performed. The results were used into the neural networks. Neural networks identify the load characteristics of the composite shells. Momentum Backpropagation which the learning rate can be varied was developed. Input patterns consist of strains at 9 side points which is divided equally. Output layers are the load characteristics. Developed program was used for the training. The training with variable learning rate was converged close to real oad characteristics. Inverse engineering can be applicable to the composite laminated cylindrical shells with developed neural networks.
The objective of this paper is to investigate buckling behavior of composite laminated cylinders by using semi-analytical finite strip method. The shell is subjected to deformation-dependent loads which remain normal to the shell middle surface throughout the deformation process. The load stiffness matrix, which is responsible for variation of load direction, is also throughout the deformation process. The shell is divided into several closed strips with alignment of their nodal lines in the circumferential direction. The governing equations are derived based on the first-order shear deformation theory with Sanders-type of kinematic nonlinearity. Displacements and rotations of the shell middle surface are approximated by combining polynomial functions in the meridional direction and truncated Fourier series along with an appropriate number of harmonic terms in the circumferential direction. The load stiffness matrix, which is responsible for variation of load direction, is also derived for each strip and after assembling, global load stiffness matrix of the shell is formed. The numerical illustrations concern the pressure stiffness effect on buckling pressure under various conditions. The results indicate that considering pressure stiffness causes buckling pressure reduction which in turn depends on various parameters such as geometry and lay-ups of the shell.
The cylindrical shells are used as primary components of complex structures such as airplane fuselages and nuclear pressure vessels. Recently the free vibration analysis of these structures are investigated by many researchers. The engineering informations on experimental validation of the free vibration behavior on the simply supported cylindrical shells are very few. The experimental methods for realizing the physical boundary condition of simply supported edges are examined. Natural frequencies and mode shapes of the isotropic and plain weave composite simply supported shells are obtained by modal tests. A theoretical and finite element analysis are also performed in order to validate the experimental results. The experimental results indicate that the simply supported boundary conditions with bolts along the circumferential direction of shell in both ends are well achieved. Those are shown to agree with the analytical results and with the finite element analysis results. These methods can be used to realize other experimental simple support boundary conditions.
In this study, a problem formulation and solution for design optimization of laminate composite cylindrical beam section is presented. The objective of this research is to determine the optimal dimension of the laminated composite cylindrical beam sections which has the equivalent flexural rigidities to those of the steel cylindrical beam sections. The analytical model is based on the laminate theory and accounts for the material coupling for arbitrary laminate stacking sequence configuration. The outer diameter and thickness of the beam are design variables. The solutions described are found using a global search algorithm, Genetic Algorithms (GA).
In this paper, free and force vibration behaviors of graphene-reinforced composite functionally graded (GRC-FG) cylindrical shells in thermal environments are investigated based on Reddy's third-order shear deformation theory (HSDT). The GRC-FG cylindrical shells are composed of piece-wise pattern graphene-reinforced layers which have different volume fraction. Based on the extended Halpin-Tsai micromechanical model, the effective material properties of the resulting nanocomposites are evaluated. Using the Hamilton's principle and the assumed mode method, the motion equation of the GRC-FG cylindrical shells is formulated. Using the time- and frequency-domain methods, free and force vibration properties of the GRC-FG cylindrical shell are analyzed. Numerical cases are provided to study the effects of distribution of graphene, shell radius-to-thickness ratio and temperature changes on the free and force vibration responses of GRC-FG cylindrical shells.
The present work deals with second order statistics of post buckling response of piezoelectric laminated composite cylindrical shell panel subjected to hygro-thermo-electro-mechanical loading with random system properties. System parameters such as the material properties, thermal expansion coefficients and lamina plate thickness are assumed to be independent of the temperature and electric field and modeled as random variables. The piezoelectric material is used in the forms of layers surface bonded on the layers of laminated composite shell panel. The mathematical formulation is based on higher order shear deformation shell theory (HSDT) with von-Karman nonlinear kinematics. A efficient $C^0$ nonlinear finite element method based on direct iterative procedure in conjunction with a first order perturbation approach (FOPT) is developed for the implementation of the proposed problems in random environment and is employed to evaluate the second order statistics (mean and variance) of the post buckling load of piezoelectric laminated cylindrical shell panel. Typical numerical results are presented to examine the effect of various environmental conditions, amplitude ratios, electrical voltages, panel side to thickness ratios, aspect ratios, boundary conditions, curvature to side ratios, lamination schemes and types of loadings with random system properties. It is observed that the piezoelectric effect has a significant influence on the stochastic post buckling response of composite shell panel under various loading conditions and some new results are presented to demonstrate the applications of present work. The results obtained using the present solution approach is validated with those results available in the literature and also with independent Monte Carlo Simulation (MCS).
A review of previous studies shows that although there is a considerable difference between buckling loads of structures under follower and non-follower lateral loads, only the buckling load of FGM elliptical cylindrical shell under non-follower lateral load was investigated in the literature. This study is the first to obtain the buckling load of elliptical FGM cylindrical shells under follower lateral load and also make a comparison between buckling loads of elliptical FGM cylindrical shells under follower and non-follower lateral loads. Moreover, this research is the first one to derive the load potential function of elliptical cylindrical shell. In this regard, the FGM cylindrical elliptical shell was modeled using the semi-analytical finite strip method and based on the First Shear Deformation Theory (FSDT). The shell is discretized by strip elements aligned in the longitudinal direction. The Lagrangian and harmonic shape functions were considered in the circumference and longitudinal directions, respectively. The buckling pressure of the shell under follower and non-follower lateral loads was obtained from eigenvalue problem. The results obtained from the model were compared with those presented in the literature to evaluate the validity of the model. A comparison index was defined to compare the buckling loads of the shell under follower and non-follower lateral load. A parametric study was carried out to investigate the effects of material properties and shell geometry characteristics on the comparison index. For the elliptical cylindrical shells with length-to-radius ratio greater than 16 and major-to-minor axis ratio greater than 0.6, the comparison index reaches to more than 20 percent which is significant. Moreover, the maximum difference is about 30 percent in some cases. The results obtained from the parametric study indicate that the buckling load of long elliptical cylindrical shell under non-follower load is not reliable.
The theoretical method is developed to investigate the effects of ring stiffeners on free vibration characteristics and transient response for the ring stiffened composite cylindrical shells subjected to the impulse pressure Loading. In the theoretical procedure, the Love's thin shell theory combined with the discrete stiffener theory to consider the ring stiffening effect is adopted to formulate the theoretical model. The concentric or eccentric ring stiffeners are laminated with composite and have the uniform rectangular cross section. The modal analysis technique is used to develop the analytical solutions of the transient problem. The analysis is based on an expansion of the loads, displacements in the double Fourier series that satisfy the boundary conditions. The effect of stiffener's eccentricity, number, size, and position on transient response of the shells is examined. The results are verified by comparison with FEM results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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