One of the most significant problems in the processing of composite materials is residual stresses. The residual stresses may be high enough to cause cracking in the matrix even before external loads are applied and can degrade the integrity of composite structures. In this study, thermo-viscoelastic residual stresses occurred in the polymeric composite cylinder are investigated. This type of structure is used for the launch vehicle fuselage. The time and degree of cure dependent thermo-viscoelastic constitutive equations are developed and coupled with a thermo-chemical process model. These equations are solved with the finite element method to predict the residual stresses in the composite structures during cure. A launch vehicle experiences high thermal loads during flight and re-entry due to aerodynamic heating or propulsion heat, and the thermal loads may cause thermal buckling on the structure. In this study the thermal buckling analysis of composite cylinders are performed. Two boundary conditions such as all clamped and all simply supported are used for the analysis. The effects of laminates stacking sequences, shapes and residual stresses on the critical buckling temperatures of composite cylinders are investigated. The thermal buckling analysis is performed using ABAQUS.
Excessive vibration in flexible structures is a problem encountered in many different fields, causing fatigue of structural components. Passive techniques, though sometimes limited in their capabilities, have been used in the past to attenuate vibrations. Recently active techniques have been developed to enhance vibration control performance beyond that provided by their passive counterparts. Most often, the focus of active control methods has been to suppress structure displacements. In cases where vibration results in structure failures, displacement suppression may not be the best choice of control approaches (it can, in fact, increase dynamic loads which would be even more harmful to supports) . This paper presents two optimal control methods for attenuating steady state vibrations in flexible structures. One method minimizes shaft displacements while another minimizes dynamic reaction forces. The two methods are applied to a model of a typical flexible structure system and their results are compared. It is found that displacement minimization can increase loads, while load minimization decreases loads.
This paper presents the influence of carbon nanotubes (CNTs) waviness and aspect ratio on the vibrational behavior of functionally graded nanocomposite sandwich annular sector plates resting on two-parameter elastic foundations. The carbon nanotube-reinforced (CNTR) sandwich plate has smooth variation of CNT fraction along the thickness direction. The distributions of CNTs are considered functionally graded (FG) or uniform along the thickness and their mechanical properties are estimated by an extended rule of mixture. In this study, the classical theory concerning the mechanical efficiency of a matrix embedding finite length fibers has been modified by introducing the tube-to-tube random contact, which explicitly accounts for the progressive reduction of the tubes' effective aspect ratio as the filler content increases. Effects of CNT distribution, volume fraction, aspect ratio and waviness, and also effects of Pasternak's elastic foundation coefficients, sandwich plate thickness, face sheets thickness and plate aspect ratio are investigated on the free vibration of the sandwich plates with wavy CNT-reinforced face sheets. The study is carried out based on three-dimensional theory of elasticity and in contrary to two-dimensional theories, such as classical, the first- and the higher-order shear deformation plate theories, this approach does not neglect transverse normal deformations. The sandwich annular sector plate is assumed to be simply supported in the radial edges while any arbitrary boundary conditions are applied to the other two circular edges including simply supported, clamped and free.
Cable supported structures have been widely used in civil engineering. Cable tension estimation has great importance in cable supported structures' analysis, ranging from design to construction and from inspection to maintenance. Even though the Bernoulli-Euler beam element is commonly used in the traditional finite element method for calculation of frequency and cable tension estimation, many elements must be meshed to achieve accurate results, leading to expensive computation. To improve the accuracy and efficiency, a dynamic finite element method for estimation of cable tension is proposed. In this method, following the dynamic stiffness matrix method, frequency-dependent shape functions are adopted to derive the stiffness and mass matrices of an exact beam element that can be used for natural frequency calculation and cable tension estimation. An iterative algorithm is used for the exact beam element to determine both the exact natural frequencies and the cable tension. Illustrative examples show that, compared with the cable tension estimation method using the conventional beam element, the proposed method has a distinct advantage regarding the accuracy and the computational time.
Recently, aerospace structures have lightweight trend in order to reduce the cost of fuel and system, Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) can give the ability to reduce weight at 20~50% as the substitution of metal alloy, and there are advantages such as high Non-rigid, specific strength and anti-corrosion, but it is difficult to prove its destruction properties due to heterogeneous structure and anisotropy. In this study we designed specimen, inducing distinguishing destructions of material (for example, matrix crack, fiber breakage, and delamination) by using the Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) which is used in a real aircraft, to apply acoustic emission technique to aerospace structures. And we gained data via tensile testing and acoustic emission technique, from which each fault signal was classified respectively by using AE parameters and waveform.
Tong, K.H.;Bakhary, Norhisham;Kueh, A.B.H.;Yassin, A.Y. Mohd
Smart Structures and Systems
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제13권3호
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pp.389-406
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2014
Optimal sensor placement techniques play a significant role in enhancing the quality of modal data during the vibration based health monitoring of civil structures, where many degrees of freedom are available despite a limited number of sensors. The literature has shown a shift in the trends for solving such problems, from expansion or elimination approach to the employment of heuristic algorithms. Although these heuristic algorithms are capable of providing a global optimal solution, their greatest drawback is the requirement of high computational effort. Because a highly efficient optimisation method is crucial for better accuracy and wider use, this paper presents an improved simulated annealing (SA) algorithm to solve the sensor placement problem. The algorithm is developed based on the sensor locations' coordinate system to allow for the searching in additional dimensions and to increase SA's random search performance while minimising the computation efforts. The proposed method is tested on a numerical slab model that consists of two hundred sensor location candidates using three types of objective functions; the determinant of the Fisher information matrix (FIM), modal assurance criterion (MAC), and mean square error (MSE) of mode shapes. Detailed study on the effects of the sensor numbers and cooling factors on the performance of the algorithm are also investigated. The results indicate that the proposed method outperforms conventional SA and Genetic Algorithm (GA) in the search for optimal sensor placement.
Background: Protrusive structures formed by migrating and invading cells are termed lamellipodia, filopodia, invadopodia and podosomes. Lamellipodia and filopodia appear on the leading edges of migrating cells and function to command the direction of the migrating cells. Invadopodia and podosomes are special F-actin-rich matrix-degrading structures that arise on the ventral surface of the cell membrane. Invadopodia are found in a variety of carcinomatous cells including squamous cell carcinoma of head and neck region whereas podosomes are found in normal highly motile cells of mesenchymal and myelomonocytic lineage. Invadopodia-associated protein markers consisted of 129 proteins belonging to different functional classes including WASP, NWASP, cortactin, Src kinase, Arp 2/3 complex, MT1-MMP and F-actin. To date, our current understanding on the role(s) of these regulators of actin dynamics in tumors of the orofacial region indicates that upregulation of these proteins promotes invasion and metastasis in oral squamous cell carcinoma, is associated with poor/worst prognostic outcome in laryngeal cancers, contributes to the persistent growth and metastasis characteristics of salivary gland adenoid cystic carcinoma, is a significant predictor of increased cancer risk in oral mucosal premalignant lesions and enhances local invasiveness in jawbone ameloblastomas.
In structural analysis of tall buildings the traditional primary loading analysis approach that assumes all the loads are simultaneously applied to the fully built structure has been shown to be unsuitable by many researches. The construction sequential analysis that reflects the fact of the level-by-level construction of tall buildings can provide more reliable results and has been used more and more. However, too much computational cost has prevented the construction sequential analysis from its application in CAD/CAE software for building structures, since such an approach needs to deal with systematic changing of resultant stiffness matrices following level-by-level construction. This paper firstly analyzes the characteristics of assembling and triangular factorization of the stiffness matrix in the finite element model of the construction sequential analysis, then presents a fast construction sequential analysis strategy and a corresponding step-by-step active column solver by means of improving the existing skyline solver. The new strategy avoids considerably repeated calculation by only working on the latest appended and modified part of resultant stiffness matrices in each construction level. Without any simplification, the strategy guarantees accuracy while efficiency is greatly enhanced. The numerical tests show that the proposed strategy can be implemented with high efficiency in practical engineering design.
본(本) 논문(論文)에서는 전단변형(剪斷變形) 효과(效果)가 고려되는 평면(平面)뼈대 구조물(構造物)의 기하적(幾何的)인 비선형(非線形) 해석(解析)을 수행하기 위한 두 가지 방법 즉, 유한분절법(有限分節法)과 유한요소법(有限要素法)을 제시한다. 유한분절법(有限分節法)의 경우에는 평형방정식(平衡方程式)을 직접(直接) 적분(積分)하므로써 엄밀(嚴密)한 접선강도(接線剛度) 매트릭스가 유되되는 반면에 유한요소법(有限要素法)의 경우에는 전단변형(剪斷變形)을 고려하는 Hermitian 다항식(多項式)을 형상함수(形狀函數)로 사용하므로써 탄성(彈性) 및 기하적(幾何的)인 강도(剛度)매트릭스가 산정된다. 선택된 예제(例題)들을 해석(解析)한 결과들과 다른 문헌(文獻)의 결과들을 비교, 검토하므로써 본(本) 논문(論文)에서 제시된 이론(理論)의 정당성(正當性)을 입증(立證)한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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