Rad, Mohammad Hossein Ghadiri;Shahabian, Farzad;Hosseini, Seyed Mahmoud
Steel and Composite Structures
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v.35
no.1
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pp.77-92
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2020
The present paper outlined a procedure for geometrically nonlinear dynamic analysis of functionally graded graphene platelets-reinforced (GPLR-FG) nanocomposite cylinder subjected to mechanical shock loading. The governing equation of motion for large deformation problems is derived using meshless local Petrov-Galerkin (MLPG) method based on total lagrangian approach. In the MLPG method, the radial point interpolation technique is employed to construct the shape functions. A micromechanical model based on the Halpin-Tsai model and rule of mixture is used for formulation the nonlinear functionally graded distribution of GPLs in polymer matrix of composites. Energy dissipation in analyses of the structure responding to dynamic loads is considered using the Rayleigh damping. The Newmark-Newton/Raphson method which is an incremental-iterative approach is implemented to solve the nonlinear dynamic equations. The results of the proposed method for homogenous material are compared with the finite element ones. A very good agreement is achieved between the MLPG and FEM with very fine meshing. In addition, the results have demonstrated that the MLPG method is more effective method compared with the FEM for very large deformation problems due to avoiding mesh distortion issues. Finally, the effect of GPLs distribution on strength, stiffness and dynamic characteristics of the cylinder are discussed in details. The obtained results show that the distribution of GPLs changed the mechanical properties, so a classification of different types and volume fraction exponent is established. Indeed by comparing the obtained results, the best compromise of nanocomposite cylinder is determined in terms of mechanical and dynamic properties for different load patterns. All these applications have shown that the present MLPG method is very effective for geometrically nonlinear analyses of GPLR-FG nanocomposite cylinder because of vanishing mesh distortion issue in large deformation problems. In addition, since in proposed method the distributed nodes are used for discretization the problem domain (rather than the meshing), modeling the functionally graded media yields to more accurate results.
A code is developed using the hybrid Cartesian/immersed boundary method and it is applied to simulate flows around a three-dimensional deforming body. A new criterion is suggested to distribute the immersed boundary nodes based on edges crossing a body boundary. Velocities are reconstructed at the immersed boundary nodes using the interpolation along a local normal line to the boundary. Reconstruction of the pressure at the immersed boundary node is avoided using the hybrid staggered/non-staggered grid method. The developed code is validated through comparisons with other experimental and numerical results for the velocity profiles around a circular cylinder under the forced in-line oscillation and the pressure coefficient distribution on a sphere. The code is applied to simulate the flow fields around a plate whose tail is periodically flapping under a translation. The effects of the velocity and acceleration due to the deformation on the periodic shedding of pairs of tip vortices are investigated.
An Eulerian-Lagrangian method, so called immersed boundary method, is used for analysing viscous flow around arbitrary bodies, where governing equations are discretized on a regular grid by using a finite volume method. To improve the accuracy of flow near body boundaries, a second-order accurate interpolation scheme is used and a level-set based grid deformation method is presented to construct the adaptive grids around body boundaries. The present scheme is used to simulate steady flow around a semicircular cylinder mounted on the bottom of flow domain and calculated results are validated by results of a body fitted grid method. Finally, present method is applied to a complex flow around multi body and the usefulness is checked by investigating calculated results.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.10
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pp.2535-2542
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1993
Two-noded curved beam elements, CMLC (field-consistent membrane and linear curvature) and IMLC(field-inconsistent membrane and linear curvature) are developed on the basis of Timoshenko's beam theory and curvilinear coordinate. The curved beam element is developed by the separation of the radial deflection into the bending deflection. In the CMLC element, field-consistent axial strain interpolation is adapted for removing the membrane locking. The CMLC element shows the rapid and stable convergence on the wide range of curved beam radius to thickness. The field-consistent axial strain and the separation of radial deformation produces the most efficient linear element possible.
In this study, an accurate 2-noded hybrid-mixed element for continuous fiber-reinforced laminated beams is newly proposed. The present element including the effect of shear deformation is based on Hellinger-Reissner variational principle, and introduces additional consistent node less degrees for displacement field interpolation in order to enhance the numerical performance. The micromechanical and lamination theory are employed in the finite element description to consider the effects of the laminate stacking sequences, material orthotropy, and fiber volume fraction, etc. The element stiffness matrix can be explicitly derived through the stationary condition and static condensation using Mathematica program. Several numerical examples confirm the accuracy of the present hybrid-mixed element and also show in detail the effects of the continuous fiber volume fraction, stacking sequences and boundary condition on the bending behavior of laminated beams.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.13
no.2
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pp.169-176
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1995
Change detection is the technique to represent the change of pixel by pixel and band by band between $t_1\;and\;t_2$ times. In this study, authors analize the beach-sand movement using digital image analysis, interpolation and digital terrain model by leveling every years at a coastal area. This paper suggests the useful beach-maintainance plan based on the sand movement and its direction, direction and influence of ocean current, change of oceansand erosion and sedimentation, and area of erosion and sedimentation.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1990.04a
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pp.18-23
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1990
The paper is concerned with the elasto-plastic and geometrically nonlinear analysis of shell structures using an improved degenerated shell element. In the formulation of the improved degenerated shell element, an enhanced interpolation of transverse shear strains in the natural coordinate system is used to overcome the shear locking problems; the reduced integration technique in in-plane strains is applied to avoid membrane locking behavior; selective addition the nonconforming displacement modes improve the element performances. This element is free of serious locking problems and undesirable compatible or commutable spurious kinematic deformation modes and passes the patch tests. An incremental total Lagrangian formulation is presented which allows the calculation of arbitrarily large displacements and rotations. The resulting nonlinear equations are solved by the Newton-Raphson solution scheme. The versatility and accuracy of this improved degenerated shell element are demonstrated by solving several numerical examples.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.18
no.4
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pp.69-76
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1994
Thermal elasto-plastic analysis of axi-symmetric body by the finite element method is presented in this paper for analyzing the process of upset forming of circular section extruded bar. The example of calculation for upset forming of Nimonic extruded bar is also presented. It is shown that remeshing of quadrilateral finite element is necessary because the very highly distorted element by plastic deformation disturbs the calculation. Calculated values for nodal points in new mesh are obtained from nodal points of old mesh by linear interpolation method. The experimental results are compared with calculated values. The appearance of upsetupset forming obtained by experimental method is very similar to that obtained by calculations. So, it is proved that the thermal elasto-plastic analysis of axi-symmetric body by the finite element method is very useful for finding the optimum upsetting condition.
AC-electroosmosis is one of the electrokinetic forces leading to phenomena peculiar in the microfluidics. This paper shows particle deformation in the microchannel with rectangular electrodes on the bottom wall for the AC-electroosmotic flows. We make a PDMS microchannnel with ITO electrodes To measure velocity distributions of the particles we used a three-dimensional particle tracking velocimetry (micro-PTV) technique this method is Particle tracking by interpolation the diffraction pattern ring diameter variations with the defocusing distances of base particle locations. we induce a function of frequency at the electrode. We find the velocity of particles is the most at the edge of the electrodes and Particles move to side wall or center of the channel for the bottom and middle.
Ghadiri Rad, Mohammad Hossein;Shahabian, Farzad;Hosseini, Seyed Mahmoud
Steel and Composite Structures
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v.32
no.3
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pp.293-304
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2019
In the present paper, the element free Galerkin (EFG) method is developed for geometrically nonlinear analysis of deep beams considering small scale effect. To interpret the behavior of structure at the nano scale, the higher-order gradient elasticity nonlocal theory is taken into account. The radial point interpolation method with high order of continuity is used to construct the shape functions. The nonlinear equation of motion is derived using the principle of the minimization of total potential energy based on total Lagrangian approach. The Newmark method with the small time steps is used to solve the time dependent equations. At each time step, the iterative Newton-Raphson technique is applied to minimize the residential forces caused by the nonlinearity of the equations. The effects of nonlocal parameter and aspect ratio on stiffness and dynamic parameters are discussed by numerical examples. This paper furnishes a ground to develop the EFG method for large deformation analysis of structures considering small scale effects.
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