Dynamic behaviour of beam carrying masses has attracted attention of many researchers and engineers. Many studies on the analytical solution of beam with concentric tip mass have been published. However, there are limited works on vibration analysis of beam with an eccentric three dimensional object. In this case, bending and torsional deformations of beam are coupled due to the boundary conditions. Analytical solution of equations of motion of the system is complicated and lengthy. Therefore, in this study, Differential Transform Method (DTM) is applied to solve the relevant equations. First, the Timoshenko beam with 3D tip attachment whose centre of gravity is not coincident with beam end point is considered. The beam is assumed to undergo bending in two orthogonal planes and torsional deformation about beam axis. Using Hamilton's principle the equations of motion of the system along with the possible boundary conditions are derived. Later DTM is applied to obtain natural frequencies and mode shapes of the system. According to the relevant literature DTM has not been applied to such a system so far. Moreover, the problem is modelled by Ansys, the well-known finite element method, and impact test is applied to extract experimental modal data. Comparing DTM results with finite element and experimental results it is concluded that the proposed approach produces accurate results.
The objective of the paper is to study the impact of changing the traditional hull design of bulk carriers by providing them with a double hull while keeping the same deadweight. It is demonstrated that by introducing the double hull the structural reliability is increased throughout the entire life and also the extend of the needed repair is reduced. The results are obtained with recently developed mathematical tools for the reliability assessment of ship hulls subjected to the existence of multiple cracks both in the stiffeners and in the plating and it models the crack growth process. The effect of corrosion is represented as time dependent. The long-term stress range acting on the elements is defined as a function of the local transverse pressure of the internal cargo and outside sea water combined with the stresses resulting from the longitudinal bending of the hull, which is a combined with the stresses resulting from the longitudinal bending of the hull, which is a combineation of horizontal and vertical bending moments. The effect of maintenance actions is modelled as a stochastic process. The results show that a different design of the midship section improves the structural safety and also the economy with respect to structural repair of bulk carriers.
Using conventional textile techniques such as weaving braiding knitting and stitching it is possible to produce a wide range two and three dimensional fiber preforms, however so far only a limited attention has been given to knitted fabrics in composite industry. This is mainly due to the opinion that knitted fabric reinforced composites posses low mechanical properties owing to their looped fiber architecture. But it is possible to obtain desired mechanical properties by selecting proper knitted fabric structure, In this paper mechanical characteristics of kevlar plain weft knitted fabrics reinforced plastics(KFRP) are evaluated for th development of intrusion beam of car side door. Tensile bending impact properties of KFRP are measured experimentally and crush demands of Americal Federal Motor Vehicle Safety Standard No.214(FMVSS 214) compared with the bending load and displacement of KFRP by quasi-static test method. The applicability and limitation of bending load and displacement of KFRP according to specimen size has been discussed.
Lorenzo Benedetti;Lorenzo Bernardini;Antonio Argentino;Gabriele Cazzulani;Claudio Somaschini ;Marco Belloli
Structural Monitoring and Maintenance
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v.9
no.4
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pp.305-321
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2022
Bridge structural health monitoring with the aim of continuously assessing structural safety and reliability represents a topic of major importance for worldwide infrastructure managers. In the last two decades, due to their potential economic and operational advantages, drive-by approaches experienced growing consideration from researcher and engineers. This work addresses two technical topics regarding indirect frequency estimation methods: bridge and vehicle dynamics overlapping, and bridge expansion joints impact. The experimental campaign was conducted on a mixed multi-span bridge located in Lombardy using a Ford Galaxy instrumented with a mesh of wireless accelerometers. The onboard time series were acquired for a number of 10 passages over the bridge,performed at a travelling speed of 30 km/h, with no limitations imposed to traffic. Exploiting an ad-hoc sensors positioning, pitch vehicle motion was compensated, allowing to estimate the first two bridge bending frequencies from PSD functions; moreover, the herein adopted approach proved to be insensitive to joints disturbance. Conclusively, a sensitivity study has been conducted to trace the relationship between estimation accuracy and number of trips considered in the analysis. Promising results were found, pointing out a clear positive correlation especially for the first bending frequency.
Due to the complexity of the structure and the limits of classical SEA, a combined SEA approach is employed, with angle-dependent SEA in the low- and mid-frequency ranges and advanced SEA (ASEA) considering indirect coupling in the high-frequency range. As an important component of the steel box girder, the dynamic response of an L-junction periodic ribbed plate is calculated first by the combined SEA and validated by the impact hammer test and finite element method (FEM). Results show that the indirect coupling due to the periodicity of stiffened plate is significant at high frequencies and may cause the error to reach 38.4 dB. Hence, the incident bending wave angle cannot be ignored in comparison to classical SEA. The combined SEA is then extended to investigate the vibration properties of the steel box girder. The bending wave transmission study is likewise carried out to gain further physical insight into indirect coupling. By comparison with FEM and classical SEA, this approach yields good accuracy for calculating the dynamic responses of the steel box girder made of periodic ribbed plates in a wide frequency range. Furthermore, the influences of some important parameters are discussed, and suggestions for vibration and noise control are provided.
Xiaoyuan Liu;Radzliyana Radzuwan;Nadiah Diyana Tan Binti Abdullah
Advances in concrete construction
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v.16
no.4
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pp.189-203
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2023
This study investigates the bending and stability properties of cylindrical constructions, with a focus on their use in the design and implementation of sporting equipment. The work focuses on a cylindrical construction resembling nanomotors, similar to components seen in sports equipment, using mathematical modeling based on high-order beam theory and nonlocal strain gradient theory. The analysis provides important insights into the dynamic behavior of these systems, revealing light on the impact of numerous factors such as rotational velocity, section change rate, and structural dimensions. The results show a relationship between angular velocity growth and section change rate, which leads to an increase in fundamental frequency values. Furthermore, the research emphasizes the effect of structural factors on dynamic deflection, giving critical information for increasing the stability and performance of sporting equipment. This study adds to the area of sports engineering by providing a more nuanced understanding of how cylindrical constructions react under diverse settings. The results will help to guide the design and manufacturing processes of sports equipment, assuring improved stability and performance for players across a wide range of sports.
Park, Jung-Hwan;Park, Byung-Soo;Kim, Kwang-Mo;Lee, Do-Sik
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.36
no.1
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pp.30-35
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2008
Degradation of mechanical properties of fire-killed Korean red pine has been investigated after death in 5 years period. Impact bending absorbed energy was the most sensitive property by elapsed time after forest fire. It is an indication of incipient decay of the wood and can be useful indicator to monitor any change of mechanical property of fire-killed tree after death. Degradation of mechanical properties was more pronounced in sapwood than heartwood. Impact bending absorbed energy was more reduced than any other properties in both sapwood and heartwood, while compressive strength was least impacted by elapsed time after forest fire. It is recommended that the fire-killed Korean red pine can be harvested in one year after the fire for industrial uses by considering decay and consequent changes of mechanical properties.
This study was intended to analyze the dynamic force system which induced the shattering of paddy grains. A model to predict the shattering of paddy grains was developed, and physical quantities, such as mass distribution and rigidity of rice plant, needed for evaluating the minimum shattering forces were also measured. Under the assumption that rice plant right before harvesting is a vibratory system, the mathematical model of the vibratory system was developed and solved with the varied conditions of forcing functions. The results of the study were summarized as follows: 1. The shattering of grain occurred at the abscission layer of grain by the bending moments resulted from the impact force due to the collision of panicles of rice plant. 2. The vibratory model developed for milyang 23 rice variety was analyzed to give the natural frequencies of 7-9 Hz, which were closely related with the excitation frequencies of 4-10 Hz caused by various machine parts besides engine. Thus, avoiding the resonance should be taken into consideration in the design of the harvesting machinery. 3. It was analyzed to predict the lowest frequency that could develop the shattering when the excitation force was applied to the lower end of stem. The lowest frequency for the Milyang 23 rice variety ranged from 8.33 Hz to 11.66 Hz as the amplitude varied from 1 cm to 2.5 cm. 4. The degree of shattering depended upon the magnitude of the impact force and its application point. For Milyang 23 rice variety, the minimum impact force developing the shattering was $5g_f$ when it was applied at 1 cm above the lower end of stern and $1g_f$ when applied at 5 cm above the lower end of stem. 5. The minimum colliding velocity of the panicle, when it was on the ground that would just develop the shattering, was given as follows, $$V=\sqrt{\frac{K_t}{m_g}{\cdot}{{\phi}^2}}$$ where V : The colliding velocity of the panicle against ground to cause the shatteering of rice grain. (cm/sec) $K_t$ : The minimum spring constant for bending at the abscission layer of grain. (dyne-cm/rad) ${\phi}$ : The minimum shattering angle of grain (rad) $m_g$ : The maximum mass of grain. (g).
Kang Sung-Won;Kim Myung-Hyun;Kim Yong-Bin;Shin Yong-Taek;Lee Hae-Woo
Journal of Welding and Joining
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v.22
no.6
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pp.57-63
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2004
Fracture toughness is an important parameter in designing offshore structures to ensure resistance to fracture at various temperatures. In this study, a series of experiments is carried out to obtain fracture toughness values (CTOD) of API 2W Gr.50B, welded using FCAW(Flux Cored Arc Weld). In particular, a comparison of absorbed impact energy and CTOD values are made with respect to two different welding groove shapes; double-V-groove and double-bevel-groove. Charpy impact tests are performed for specimens sampled near the root gap, and CTOD tests are carried out for three point bending specimens having the notch at weld zone. While Charpy impact test result is determined to be a good qualitative measure of fracture toughness, no quantitative correspondence between impact absorbed energy and CTOD values was found. Based on the experiment, it is observed that double-V-groove welds give lower transition temperature than those of double-bevel-groove.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.19
no.2
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pp.117-124
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1983
In rough seas, actual behaviours of a ship may not be estimated by the linear strip theory, because of Nonlinearities due to the hull shape, bottom slamming and bottom and/or bow-flare slamming. In case of slamming, impulsive hydrodynamic pressure occurs on the fore body surface of the ship, resulting hull vibration called whipping, by which the ship may suffer from serious structural damages and the impact pressure, depends critically on the relative velocity at re-entry. In this paper, the Time history of impact froce at each station, the longitudinal distribution of impact force at critical time, the Time history of acceleration at F.P. and the Time history of Bending moment at midship are illustrated. That is, authors analyzed Dynamic response of container ship to be subjected slamming impact force.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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