In the present manuscript, geometrically nonlinear free vibration analysis of thin laminated plates resting on non-linear elastic foundations is investigated. Winkler-Pasternak type foundation model is used. Governing equations of motions are obtained using the von Karman type nonlinear theory. The method of discrete singular convolution is used to obtain the discretised equations of motion of plates. The effects of plate geometry, boundary conditions, material properties and foundation parameters on nonlinear vibration behavior of plates are presented.
This research investigates the free vibration of porous advanced composite plates resting on Winkler/Pasternak/ Kerr foundations by using a new hyperbolic quasi three dimensional (quasi-3D) shear deformation theory. The present theory, which does not require shear correction factor, accounts for shear deformation and thickness stretching effects by parabolic variation of all displacements across the thickness, and satisfies the stress-free boundary conditions on the upper and lower surfaces of the plate. In this work, we consider imperfect FG plates with porosities embedded within elastic Winkler, Pasternak or Kerr foundations. Implementing an analytical approach, the obtained governing equations from Hamilton's principle according to FG plates are derived. The closed form solutions are obtained by using Navier technique, and natural frequencies of FG plates are found, for simply supported plates, by solving the results of eigenvalue problems. A comprehensive parametric study is presented to evaluate effects of the geometry of material, mode numbers, porosity volume fraction, Power-law index and stiffness of foundations parameters on free vibration characteristics of FG plates.
Shell foundations have been employed as an alternative for the conventional flat shallow foundations and have proven to provide economical advantage. They have shown considerably improved performance in terms of ultimate capacity and settlement characteristics. However, despite conical shell foundations are frequently used in industry, the theoretical solutions for bearing capacity of these footings are available for only triangular shell strip foundations. The benefits in design aspects can be achieved through theoretical solutions considering shell geometry. The engineering behavior of a conical shell foundation on mixed soils was investigated experimentally and theoretically in this study. The failure mechanism was obtained by conducting laboratory model tests. Based on that, the theoretical solution of bearing capacity was developed and validated with experimental results, in terms of the internal angle of the cone. In comparison to the circular flat foundation, the results show 15% increase of ultimate load and 51% decrease of settlement at an angle of intersection of $120^{\circ}$. Based on the results, the design chart of modified bearing capacity coefficients for conical shell foundation is proposed.
One of the main parameters that affect the design of suction caisson-supported offshore structures is uplift behavior. Pull-out of suction caissons is profoundly utilized as the offshore wind turbine foundations accompany by a tensile resistance that is a function of a complex interaction between the caisson dimensions, geometry, wall roughness, soil type, load history, pull-out rate, and many other parameters. In this paper, a parametric study using a 3-D finite element model (FEM) of a single offshore suction caisson (SOSC) surrounded by saturated soil is performed to examine the effect of some key factors on the tensile resistance of the suction bucket foundation. Among the aforementioned parameters, caisson geometry and uplift loading as well as the difference between the tensile resistance and suction pressure on the behavior of the soil-foundation system including tensile capacity are investigated. For this purpose, a full model including 3-D suction caisson, soil, and soil-structure interaction (SSI) is developed in Abaqus based on the u-p formulation accounting for soil displacement (u) and pore pressure, P.The dynamic responses of foundations are compared and validated with the known results from the literature. The paper has focused on the effect of geometry change of 3-D SOSC to present the soil-structure interaction and the tensile capacity. Different 3-D caisson models such as triangular, pentagonal, hexagonal, and octagonal are employed. It is observed that regardless of the caisson geometry, by increasing the uplift loading rate, the tensile resistance increases. More specifically, it is found that the resistance to pull-out of the cylinder is higher than the other geometries and this geometry is the optimum one for designing caissons.
In this research the hygro-thermo-mechanical loading and micromechanical model effects on bending behavior of functionally graded material plates resting on Winkler and Pasternak elastic foundations, the higher order shear deformation theory is used here. The material properties of the plate: young's modulus, thermal coefficient and moisture expansion coefficient are assumed to be graded in the thickness direction according to various micromechanical models starting with the Voigt's model which is commonly used in most functionally graded plates studies to the Reuss's, LRVE's and Mori-Tanaka's models. The principle of virtual displacement is used to determine the equilibrium equations and the a several numerical results are given to validate the precision of the present method for bending behavior of FGM plates subjected to hygro-thermo-mechanical loading resting on elastic foundations. Afterwards, a parametric study is conducted to determine the effect of different parameters on the deflection of the FGM plates like micromechanical models, type of loading and plate geometry. In the lights of the present research, it can be concluded that the present theory is accurate and simple in predicting the deflection behavior of functionally graded plates under hygro-thermo-mechanical effects and micromechanical models.
Ola A. Siam;Rabab A. Shanab;Mohamed A. Eltaher;Norhan A. Mohamed
Advances in aircraft and spacecraft science
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v.10
no.3
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pp.257-279
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2023
This manuscript is dedicated to deriving the closed form solutions of free vibration of viscoelastic nanobeam embedded in an elastic medium using nonlocal differential Eringen elasticity theory that not considered before. The kinematic displacements of Euler-Bernoulli and Timoshenko theories are developed to consider the thin nanobeam structure (i.e., zero shear strain/stress) and moderated thick nanobeam (with constant shear strain/stress). To consider the internal damping viscoelastic effect of the structure, Kelvin/Voigt constitutive relation is proposed. The perforation geometry is intended by uniform symmetric squared holes arranged array with equal space. The partial differential equations of motion and boundary conditions of viscoelastic perforated nonlocal nanobeam with elastic foundation are derived by Hamilton principle. Closed form solutions of damped and natural frequencies are evaluated explicitly and verified with prestigious studies. Parametric studies are performed to signify the impact of elastic foundation parameters, viscoelastic coefficients, nanoscale, supporting boundary conditions, and perforation geometry on the dynamic behavior. The closed form solutions can be implemented in the analysis of viscoelastic NEMS/MEMS with perforations and embedded in elastic medium.
Proof is an essential characteristic of mathematics and as such should be a key component in mathematics education. But, teaching proof in school mathematics have been unsuccessful for many students. The traditional approach to proofs stresses formal logic and rigorous proof. Thus, most students have difficulties of the concept of proof and students' experiences with proof do not seem meaningful to them. However, different views of proof were asserted in the reassessment of the foundations of mathematics and the nature of mathematical truth. These different views of justification need to be reflected in demonstrative geometry classes. The purpose of this study is to characterize the types of students' justification in demonstrative geometry classes taught using dynamic software. The types of justification can be organized into three categories : empirical justification, deductive justification, and authoritarian justification. Empirical justification are based on evidence from examples, whereas deductive justification are based logical reasoning. If we assume that a strong understanding of demonstrative geometry is shown when empirical justification and deductive justification coexist and benefit from each other, then students' justification should not only some empirical basis but also use chains of deductive reasoning. Thus, interaction between empirical and deductive justification is important. Dynamic geometry software can be used to design the approach to justification that can be successful in moving students toward meaningful justification of ideas. Interactive geometry software can connect visual and empirical justification to higher levels of geometric justification with logical arguments in formal proof.
The main purpose of this paper is to develope elementary mathematics teaching-learning programs for pre-service elementary teachers. The elementary mathematics education program developed in this work is divided into two parts: One is the theory, the other is the practice. The theory deals with the foundations of mathematics, the objectives of mathematics education, the history of mathematics education in Korea, the psychology of mathematics learning, the theories of mathematics teaching and learning, and the methods of assessment. With respect to the practice, this study examines the background knowledge and activities of numbers and their operation, geometry, measurement, statistics and probability, pattern and function.
The (affine) development of a smooth curve in a smooth manifold M with respect to an arbitrarily given affine connection in the bundle of affine frames over M is well known (cf. S.Kobayashi and K.Nomizu, Foundations of Differential Geometry, Vol.1). In this paper, we get the generalized affine development of a smooth curve $x_t$ ($t{\in}[0,1]$) in M into the affine tangent space at $x_0$ (${\in}M$) with respect to a given generalized affine connection in the bundle of affine frames over M.
This research studies the primary resonance and nonlinear vibratory responses of multilayer functionally graded shallow (MFGS) shells under external excitations. The shells considered with functionally graded porous (FGP) core and resting on two types of nonlinear viscoelastic foundations (NVEF) governed by either a linear model with two parameters of Winkler and Pasternak foundations or a nonlinear model of hardening/softening cubic stiffness augmented by a Kelvin-Voigt viscoelastic model. The shells considered have three layers, sandwiched by functionally graded (FG), FGP, and FG materials. To investigate the influence of various porosity distributions, two types of FGP middle layer cores are considered. With the first-order shear deformation theory (FSDT), Hooke's law, and von-Kármán equation, the stress-strain relations for the MFGS shells with FGP core are developed. The governing equations of the shells are consequently derived. For the sake of higher accuracy and reliability, the P-T method is implemented in numerically analyzing the vibration, and the method of multiple scales (MMS) as one of the perturbation methods is used to investigate the primary resonance. The results of the present research are verified with the results available in the literature. The analytical results are compared with the P-T method. The influences of material, geometry, and nonlinear viscoelastic foundation parameters on the responses of the shells are illustrated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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