A new non-linear of a straight pipe conveying fluid is presented for vibration analysis when the pipe is fixed at both ends. Using the Euler-Bernoulli beam theory and the non-linear Lagrange strain theory, from the extended Hamilton's principle are derived the coupled non-linear equations of motion for the longitudinal and transverse displacements. These equations of motion for are discretized by using the Galerkin method. After the discretized equations are linearized in the neighbourhood of the equilibrium position, the natural frequencies are computed from the linearized equations. On the other hand, the time histories for the displacements are also obtained by applying the $generalized-{\alpha}$ time integration method to the non-linear discretized equations. The validity of the new modeling is provided by comparing results from the proposed non-linear equations with those from the equations proposed by $Pa{\ddot{i}}dousis$.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.2
no.1
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pp.78-92
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2001
In this paper, several dynamic systems are modeled using the time domain finite element method. Galerkins' Weak Principle is used to model the general second-order mechanical system, and is applied to a simple pendulum dynamics. Problems caused by approximating the final momentum are also investigated. Extending the research, some dynamic analysis methods are suggested for the hybrid coordinate systems that have both slew and flexible modes. The proposed methods are based on both Extended Hamilton's Principle and Galerkin's Weak Principle. The matrix wave equation is propagated in space domain, satisfying the geometric/natural boundary conditions. As a result, the flexible motion can be obtained compatible with the applied control input. Numerical example is shown to demonstrate the effectiveness of the proposed modeling methods for the hybrid coordinate systems.
Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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v.27
no.3
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pp.19-30
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1990
This note describes an application of Hamiton's principle to nonlinear free-surface flow problems. Two functionals are constructed based on classical Hamilton's principle with a modification due to the presence of a free surface. As an effort towards the development of an efficient numerical scheme for our problem, we present the following three test results: i) The bounding principles of the eigenvalues for the linear dispersion relation. ii) By assuming steady solitary waves, an approximate relation between the amplitudes and the speeds of solitary waves are derived from the two functionals constructed. Their numerical results are compared with those of Longuet-Higgins & Fenton(1974). iii) The shapes and charicteristics of solitary waves are computed from two sets of functionals by varying the number of total finite elements in the fluid domain.
In this paper a simple mathematical model is presented for estimating the natural frequencies and corresponding mode shapes of a tall building with outrigger-belt truss system. For this purposes an equivalent continuum system is analyzed in which a tall building structure is replaced by an idealized cantilever continuum beam representing the structural characteristics. The equivalent system is comprised of a cantilever shear beam in parallel to a cantilever flexural beam that is constrained by a rotational spring at outrigger-belt truss location. The mathematical modeling and the derivation of the equation of motion are given for the cantilevers with identically paralleled and rotational spring. The equation of motion and the associated boundary conditions are analytically obtained by using Hamilton's variational principle. After obtaining non-trivial solution of the eigensystem, the resulting is used to determine the natural frequencies and associated mode shapes of free vibration analysis. A numerical example for a 40 story tall building has been solved with proposed method and finite element method. The results of the proposed mathematical model have good adaptation with those obtained from finite element analysis. Proposed model is practically suitable for quick evaluations during the preliminary design stages.
Nafissa Zouatnia;Lazreg Hadji;Hassen Ait Atmane;Mokhtar Nebab;Royal Madan;Riadh Bennai;Mouloud Dahmane
Coupled systems mechanics
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v.13
no.4
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pp.359-373
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2024
The present study aims to investigate the free vibration of bi-directional functionally graded (BDFG) beams using a refined shear deformation (RSD) theory. Power law variation of material composition was considered along thickness and longitudinal directions. The beams are considered simply supported. The methodology adopted is the Hamilton principle and the governing equation was solved using Navier's method for simply supported boundary conditions. A metal-ceramic combination of materials was used to provide gradation as per power law variation. The equivalent elasticity modulus and density of BDFG were computed using the rule of mixture. The results of the study were related to published works and found to be a good match. The effect of grading parameters in the thickness and longitudinal direction was studied to investigate its impact on the natural frequency.
In this paper nonlocal free vibration analysis of a doubly curved piezoelectric nano shell is studied. First order shear deformation theory and nonlocal elasticity theory is employed to derive governing equations of motion based on Hamilton's principle. The doubly curved piezoelectric nano shell is resting on Pasternak's foundation. A parametric study is presented to investigate the influence of significant parameters such as nonlocal parameter, two radii of curvature, and ratio of radius to thickness on the fundamental frequency of doubly curved piezoelectric nano shell.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1993.04b
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pp.175-180
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1993
The nonlinear integro-differential equations of motion of a two-link structurally flexible planar manipulator executing contact tasks are presented. The equations of motion are derived using the extended Hamilton's principle and the Galerkin criterion. Also, Models for the wrist-force sensor and impact that occurs when the manipulator's end point makes contact withthe environment are presented. The dynamic models presented can be used to studythe dynamics of the system and to design controllers.
The present paper deals with the dynamic stability and vibration suppression of a cantilevered flexible pipe having a tip mass under an internal flowing fluid. The equations of motion are derived by energy expressions using extended Hamilton's principle, and some analytical results using Galerkin's method are presented. Finally, the vibration suppression technique by means of an internal fluid flow is demonstrated experimentally.
Classical mechanics begins with some variants of Newton's laws. Lagrangian mechanics describes motion of a mechanical system in the configuration space which is a differential manifold defined by holonomic constraints. For a conservative system, the equations of motion are derived from the Lagrangian function on Hamilton's variational principle as a system of the second order differential equations. Thus, for conservative systems, Newtonian mechanics is a particular case of Lagrangian mechanics.(omitted)
It has been proposed since modern times that we need to consult the history of mathematics in teaching mathematics, and some modifications of this principle were made recently by Lakatos, Freudenthal, and Brousseau. It may be necessary to have a direction which we consult when modifying the history of mathematics for students. In this article, we analyse the elements of the cognitive interest in Hamilton's discovery of the quaternions and in the history of discovery of imaginary numbers, and we investigate the effects of these elements on attention of the students of nowadays. These works may give a direction to the historic-genetic principle in teaching mathematics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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