The present research investigates the thermodynamically bending behavior of FG sandwich plates, laying on the Winkler/Pasternak/Kerr foundation with various boundary conditions, subjected to harmonic thermal load varying through thickness. The supposed FG sandwich plate has three layers with a ceramic core. The constituents' volume fractions of the lower and upper faces vary gradually in the direction of the FG sandwich plate thickness. This variation is performed according to various models: a Power law, Trigonometric, Viola-Tornabene, and the Exponential model, while the core is constantly homogeneous. The displacement field considered in the current work contains integral terms and fewer unknowns than other theories in the literature. The corresponding equations of motion are derived based on Hamilton's principle. The impact of the distribution model, scheme, aspect ratio, side-to-thickness ratio, boundary conditions, and elastic foundations on thermodynamic bending are examined in this study. The deflections obtained for the sandwich plate without elastic foundations have the lowest values for all boundary conditions. In addition, the minimum deflection values are obtained for the exponential volume fraction law model. The sandwich plate's non-dimensional deflection increases as the aspect ratio increases for all distribution models.
The time-history finite element analysis is usually used to evaluate the seismic response of shallow foundations. However, the literature lacks studies on the influence of the soil constitutive model complexity on the seismic response of shallow foundations. This study, thus, aims to fill this gap by investigating the seismic response of shallow foundation resting on dry silica sand using the linear elastic (LE) model, elastic-perfectly-plastic (EPP) model, and hardening soil with small strain stiffness (HS small) model. These models have been used because it is intended to compare the results of a soil constitutive model that accurately captures the seismic response of the soil-structure interaction problems (which is the HS small model) with simpler models (the LE and EPP models) that are routinely used by practitioners in geotechnical designs. The results showed that the LE model produces a very small seismic settlement value which is approximately equal to zero. The EPP model predicts a seismic settlement higher than that produced using the HS small model for earthquakes with a peak ground acceleration (PGA) lower than 0.25 g for a relative density of 45% and 0.40 g for a relative density of 70%. However, the HS small model predicts a seismic settlement higher than the EPP model beyond the aforementioned PGA values with the difference between both models increases as the PGA rises. The results also showed that the LE and EPP models predict similar trend and magnitude of the acceleration-time relationship directly below the foundation, which was different than that predicted using the HS small model. The results reported in this paper provide a useful benchmark for future numerical studies on the response of shallow foundations subjected to seismic shake.
In this work, the bending and dynamic behaviors of advanced composite plates resting on variable visco-Pasternak foundations are studied using a simple shear deformation integral plate model. The research is carried out with a view to a three-parameter foundation including the influences of the variable Winkler coefficient, the constant Pasternak coefficient and the damping coefficient of the elastic medium. The present theory uses a displacement field with integral terms instead of derivative terms by including also the shear deformation effect without introducing the shear correction factors. The equations of motion for advanced composite plates are obtained using the Hamilton principle. Analytical solutions for the bending and dynamic analysis are deduced for simply supported plates resting on variable visco-Pasternak foundations. Some numerical results are presented to demonstrate the impact of material index, elastic foundation type, and damping coefficient of the foundation, on the bending and dynamic responses of advanced composite plates.
In this article, wave propagation in functional gradation plates (FG) resting on an elastic foundation with two parameters is studied using a new quasi-three-dimensional (3D) higher shear deformation theory (HSDT). The new qausi-3D HSOT has only five variables in fields displacement, which means has few numbers of unknowns compared with others quasi-3D. This higher shear deformation theory (HSDT) includes shear deformation and effect stretching with satisfying the boundary conditions of zero traction on the surfaces of the FG plate without the need for shear correction factors. The FG plates are considered to rest on the Winkler layer, which is interconnected with a Pasternak shear layer. The properties of the material graded for the plates are supposed to vary smoothly, with the power and the exponential law, in the z-direction. By based on Hamilton's principle, we derive the governing equations of FG plates resting on an elastic foundation, which are then solved analytically to obtain the dispersion relations. Numerical results are presented in the form of graphs and tables to demonstrate the effectiveness of the current quasi-3D theory and to analyze the effect of the elastic foundation on wave propagation in FG plates.
한국지진공학회 2001년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall 2001
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pp.75-82
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2001
A dynamic interaction analysis of an adjacent surface fecundation on a layered half-space is performed in the frequency domain. A semi-analytical approach is employed to reduce the integration range of the wavenumber in the surface fundamental solution for a layered half-space in boundary element (BE) formulations. The present study then adopts a combined boundary and finite element method to analyze the dynamic behavior of a system of flexible surface foundations on an elastic homogeneous and layered half-space. Numerical examples are presented to demonstrate the accuracy of the developed method. The examples show the feasibility of an extended application fur the complicated dynamic interaction of foundations on layered media.
The soil-structure interactions are caused by the point sources of explosions, deriving piles, compaction of foundations and excavations those are frequently arose in the construction sites. Thus the analysis of soil-structure interactions is one of the most important subjects in the fields of dynamic analysis and vibration control. From this viewpoint, the aim of this study is to collect the basic data for designing foundation structures throughout understanding the dynamic structural behavior, which is embodied by the dynamic analysis of soil-structure systems. In this study, the dynamic analyses of stiffened thick plates subjected to in-plane stress on elastic foundations are carried out. The foundation is modeled as Pasternak foundation that includes the continuity effect of foundations. Also both the Mindlin plate theory and Timoshenko beam-column theory are used for analyzing the thick plates and beams, respectively.
This paper presents a study of geometric nonlinear forced vibration of carbon nano-tubes (CNTs) reinforcement composite plates on nonlinear elastic foundations. The plate is bonded with piezoelectric layers. The von Karman geometric nonlinearity assumptions with classical plate theory are employed to obtain the governing equations. The Galerkin and homotopy perturbation method (HPM) are utilized to investigate the effect of carbon nano-tubes volume fractions, large amplitude vibrations, elastic foundation parameters, piezoelectric applied voltage on frequency ratio and primary resonance. The results indicate that the carbon nano-tube volume fraction, applied voltage and elastic foundation parameters have significant effect on the hardening response of carbon nanotubes reinforced composite (CNTRC) plates.
In this paper, dynamic stability and vibration characteristics of a flexible shoe in drum brake systems are investigated. The frictional force between the drum and the shoe is assumed as a distributed frictional force, while the shoe is modeled as an elastic beam supported by two translational springs at both ends and elastic foundations. Governing equations of motion are derived by energy expressions, and numerical results are calculated by finite element method. Through the numerical simulation, critical distributed frictional forces are calculated by changing the stiffness of two translational springs and elastic foundation parameters. It is also shown that the beam loses its stability by flutter and divergence depending on the stiffness of elastic supports and elastic foundation parameters. Finally, the time responses of the beam corresponding to their instability types are demonstrated.
The paper presents the dynamic stability of a flexible shoe in drum brake systems subjected to a frictional force. The frictional force between the drum and the shoe is assumed as a distributed frictional force, while the shute is modeled as an elastic beam supported by two translational springs at both ends and elastic foundations. Governing equations of motion are derived by energy expressions, and their numerical results are obtained by employing the finite element method. The critical distributed frictional force and the instability regions are demonstrated by changing the stiffness of two translational springs and elastic foundation parameters. It is also shown that the beam loses its stability by flutter and divergence depending on the stiffness of elastic supports and elastic foundation parameters. Time responses of beams corresponding to their instability types are also demonstrated.
A solution of space curved bars with generalized Winkler soil found by means of Transfer Matrix Method is presented. Distributed, concentrated loads and imposed strains are applied to the beam as well as rigid or elastic boundaries are considered at the ends. The proposed approach gives the analytical and numerical exact solution for circular beams and rings, loaded in the plane or perpendicular to it. A well-approximated solution can be found for general space curved bars with complex geometry. Elastic foundation is characterized by six parameters of stiffness in different directions: three for rectilinear springs and three for rotational springs. The beam has axial, shear, bending and torsional stiffness. Numerical examples are given in order to solve practical cases of straight and curved foundations. The presented method can be applied to a wide range of problems, including the study of tanks, shells and complex foundation systems. The particular case of box girder distortion can also be studied through the beam on elastic foundation (BEF) analogy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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