Sofiyev, Abdullah H.;Zerin, Zihni;Allahverdiev, Bilender P.;Hui, David;Turan, Ferruh;Erdem, Hakan
Steel and Composite Structures
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v.25
no.5
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pp.581-591
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2017
The dynamic instability of truncated conical shells subjected to dynamic axial load within first order shear deformation theory (FSDT) is examined. The conical shell is made from functionally graded (FG) orthotropic material. In the formulation of problem a dynamic version of Donnell's shell theory is used. The equations are converted to a Mathieu-Hill type differential equation employing Galerkin's method. The boundaries of main instability zones are found applying the method proposed by Bolotin. To verify these results, the results of other studies in the literature were compared. The influences of material gradient, orthotropy, as well as changing the geometric dimensions on the borders of the main areas of the instability are investigated.
The discrete singular convolution (DSC) algorithm for determining the frequencies of the free vibration of single isotropic and orthotropic laminated conical shells is developed by using a numerical solution of the governing differential equations of motion based on Love's first approximation thin shell theory. By applying the discrete singular convolution method, the free vibration equations of motion of the composite laminated conical shell are transformed to a set of algebraic equations. Convergence and comparison studies are carried out to check the validity and accuracy of the DSC method. The obtained results are in excellent agreement with those in the literature.
Ghannad, M.;Nejad, M. Zamani;Rahimi, G.H.;Sabouri, H.
Structural Engineering and Mechanics
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v.43
no.1
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pp.105-126
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2012
Based on the first-order shear deformation theory (FSDT), and the virtual work principle, an elastic analysis for axisymmetric clamped-clamped Pressurized thick truncated conical shells made of functionally graded materials have been performed. The governing equations are a system of nonhomogeneous ordinary differential equations with variable coefficients. Using the matched asymptotic method (MAM) of the perturbation theory, these equations could be converted into a system of algebraic equations with variable coefficients and two systems of differential equations with constant coefficients. For different FGM conical angles, displacements and stresses along the radius and length have been calculated and plotted.
Steel conical shells have long been used in various parts of different structures. Sensitivity to the initial geometrical imperfection has been one of the most significant issues on the stability of these structures, which has made them highly vulnerable to the buckling. Most attention has been devoted to structures under normal fabrication related imperfections. Notwithstanding, the challenges of large local imperfections - presented herein as dent-shaped imperfections - have not been a focus yet for these structures. This study aims to provide experimental data on the effect of such imperfections on the buckling capacity of these shells under axial compression. The results show changes in the buckling mode and the capacity for such damaged thin specimens as is outlined in this paper, with an average overall capacity reduction of 11%.
Natural frequency behavior of graphene platelets reinforced composite (GPL-RC) joined truncated conical-cylindrical- conical shells resting on Winkler-type elastic foundation is presented in this paper for the first time. The rule of mixture and the modified Halpin-Tsai approach are applied to achieve the mechanical properties of the structure. Four different graphene platelets patterns are considered along the thickness of the structure such as GPLA, GPLO, GPLX, GPLUD. Finite element procedure according to Rayleigh-Ritz formulation has been used to solve 2D-axisymmetric elasticity equations. Application of 2D axisymmetric elasticity theory allows thickness stretching unlike simple shell theories, and this gives more accurate results, especially for thick shells. An efficient parametric investigation is also presented to show the effects of various geometric variables, three different boundary conditions, stiffness of elastic foundation, dispersion pattern and weight fraction of GPLs nanofillers on the natural frequencies of the joined shell. Results show that GPLO and BC3 provide the most rigidity that cause the most natural frequencies among different BCs and GPL patterns. Also, by increasing the weigh fraction of nanofillers, the natural frequencies will increase up to 200%.
In recent years, composite materials have been used in civil engineering as well as architecture, automobile, aerospace, shipping industries. Composite materials are composed of two or more different materials to produce desirable properties for structural strength. The shell structures have the advantage of more efficient load resistance due to its curved shape as compared to the plate structures. And the shell structures with composite materials have many advantages in strength, corrosion resistance, and weight reduction. The objective of this study is to analyze circular conical shells with shear deformation effects and to prove the advantage of composite materials. To solve differential equations of conical shells, this paper used finite difference method.
Shell structures have become critical in the design of pressure vessels, submarine hulls, ship hulls, airplane structures, concrete roofs, containers for liquids, and many other structures. This study presented the feature of the free vibration of anisotropic laminated conical shells according to transverse shear deformation effects. Composite materials are composed of two or more different materials in order to produce desirable properties for structural strength. Since their behavior is very complex, it is almost impossible to solve the analytical solutions. This effects of subtended and vertex angles and other geometric parameters on vibration were investigated in a comprehensive parametric study. Selected vibration mode shapes were illustrated, to enable the physical understanding of vibration of laminated composite conical shells.
Since conical sandwich shells are important structures in the modern industries, in this paper, for the first time, vibration behavior of the truncated conical sandwich shells which include temperature dependent porous FG face sheets and temperature dependent homogeneous core in various thermal conditions are investigated. A high order theory of sandwich shells which modified by considering the flexibility of the core and nonlinear von Karman strains are utilized. Power law rule which modified by considering the two types of porosity volume fractions are applied to model the functionally graded materials. By utilizing the Hamilton's energy principle, and considering the in-plane and thermal stresses in the face-sheets and the core, the governing equations are obtained. A Galerkin procedure is used to solve the equations in a simply supported boundary condition. Uniform, linear and nonlinear temperature distributions are used to model the effect of the temperature changing in the sandwich shell. To verify the results of this study, they are compared with FEM results obtained by Abaqus software and for special cases with the results in literatures. Eigen frequencies variations are surveyed versus the temperature changing, geometrical effects, porosity, and some others in the numerical examples.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.8
no.2
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pp.82-88
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2007
Thermal Buckling and free vibration analyses of multi-layered composite conical shells based on a layerwise displacement theory are performed. The Donnell's displacement-strain relationships of conical shell structure are applied. The natural frequencies are compared with the ones existing in the previous literature for laminated conical shells with several cone semi-vertex angles. Moreover, the thermal buckling behaviors of the laminated conical shell are investigated to consider the effect of the semi-vertex angle, subtended angle, and radius to thickness ratio on the structural stability.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.6
no.4
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pp.353-360
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1982
The determination of the natural frequencies and mode shapes for thin conical shell is an important step not only in the investigation of the dynamic response of the composite structures such as missile cone, mose firings, but also in the analysis of the acoustic behavior of bells. A Rayleigh-Ritz procedure was used to determine the natural frequencies for a certain class of mode shapes of a thin conical shell built in on the edge with the smaller radius and free on the other edge. Both bending and extensional energy are included in the analysis. This paper described the experiments on the two natural frequencies which are present in association with two preferential modal directions, as a result of imperfection of the thin conical shell. Experimental work was conducted on two different bronze conical shells. One of these was specially designed to the effects of the adding distributed mass to the end of the conical shell. The other shells were identical in all dimensions except that of the thickness to the end of the conical shell. In this paper, the effect of a adding mass to a conical shell was investigated. Experimental result was that the magnitude of the natural frequency rate and the increase of depth of beat frequency depend upon the location of adding lumped mass on the surface of the conical shell.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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