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.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.45
no.6
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pp.688-694
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2008
The reduction of the structure-borne noise is very important in order to reduce the noise of a ship. The noise at the high frequency range usually comes from the fluid flowing. The noise from the sea-water conveying pipe is one of the main source on these high frequency range. Therefore, the transmissibility variations are evaluated according to the shape of the rubber mount. The evaluations are performed with the frequency response function numerically and experimentally.
This paper addresses temperature-dependent nonlinear vibration and instability of embedded functionally graded (FG) pipes conveying viscous fluid-nanoparticle mixture. The surrounding elastic medium is modeled by temperature-dependent orthotropic Pasternak medium. Reddy third-order shear deformation theory (RSDT) of cylindrical shells are developed using the strain-displacement relations of Donnell theory. The well known Navier-Stokes equation is used for obtaining the applied force of fluid to pipe. Based on energy method and Hamilton's principal, the governing equations are derived. Generalized differential quadrature method (GDQM) is applied for obtaining the frequency and critical fluid velocity of system. The effects of different parameters such as mode numbers, nonlinearity, fluid velocity, volume percent of nanoparticle in fluid, gradient index, elastic medium, boundary condition and temperature gradient are discussed. Numerical results indicate that with increasing the stiffness of elastic medium and decreasing volume percent of nanoparticle in fluid, the frequency and critical fluid velocity increase. The presented results indicate that the material in-homogeneity has a significant influence on the vibration and instability behaviors of the FG pipes and should therefore be considered in its optimum design. In addition, fluid velocity leads to divergence and flutter instabilities.
Seo, Young-Soo;Jeong, Seok-Hyeon;Lee, Seong-Hyeon;Hong, Chin-Suk;Jeong, Weui-Bong
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.16
no.10
s.115
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pp.1050-1056
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2006
In this paper, a new method for the stability analysis of a pipe conveying fluid which pulsates periodically is presented. The finite element model is formulated liking into consideration of the effects of the fluid pulsating in a pipe. The damping and stiffness matrices in the finite element equation vary with time due to pulsating fluid. Coupled effects of several harmonic components in the velocity of fluid to a pipe is discussed. A new unstable region appears which will not appear in the stability analysis of single pulsating frequency. A method to directly estimate the forced response of pipe is also discussed. The results presented in this paper are verified by the time domain analysis.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2008.11a
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pp.472-473
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2008
In this research, the finite element model is formulated taking into consideration of the effects of the fluid flow in a pipe. The characteristic of vibration is presented using mass, damping and stiffness matrix in the finite element equation of this pipe system. The displacement distribution of pipe system caused by fluid force is discussed. The method for optimizing the location of mount and the value of mount stiffness to reduce the vibration of pipe system is introduced.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.11a
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pp.1437-1441
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2007
This paper formulates the finite element model is formulated taking into consideration of the effects of the fluid flow in a pipe. The characteristic of vibration is presented using mass, damping and stiffness matrix in the finite element equation of this pipe system. The displacement distribution of pipe system caused by fluid force is discussed. The variation of vibration of a pipe system according the change of mount stiffness is discussed.
Exact dynamic stiffness model for a uniform straight pipeline conveying unsteady fluid is formulated from a set of fully coupled pipe-dynamic equations of motion, in which the fluid pressure and velocity of internal flow as well as the transverse and axial displacements of the pipeline are all treated as dependent variables. The accuracy of the dynamic stiffness model formulated herein is first verified by comparing its solutions with those obtained by the conventional finite element model. The spectral element analysis based on the present dynamic stiffness model is then conducted to investigate the effects of fluid parameters on the dynamics and stability of an example pipeline problem.
Huang, Qinghua;Yu, Xinping;Lv, Jun;Zhou, Jilie;Elvenia, Marischa Ray
Steel and Composite Structures
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v.45
no.3
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pp.409-423
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2022
Nowadays, there is a high demand for great structural implementation and multifunctionality with excellent mechanical properties. The porous structures reinforced by graphene platelets (GPLs) having valuable properties, such as heat resistance, lightweight, and excellent energy absorption, have been considerably used in different engineering implementations. However, stiffness of porous structures reduces significantly, due to the internal cavities, by adding GPLs into porous medium, effective mechanical properties of the porous structure considerably enhance. This paper is relating to vibration analysis of fluidconveying cantilever porous graphene platelet reinforced (GPLR) pipe with fractional viscoelastic model resting on foundations. A dynamical model of cantilever porous GPLR pipes conveying fluid and resting on a foundation is proposed, and the vibration, natural frequencies and primary resonant of such a system are explored. The pipe body is considered to be composed of GPLR viscoelastic polymeric pipe with porosity in which Halpin-Tsai scheme in conjunction with the fractional viscoelastic model is used to govern the construction relation of nanocomposite pipe. Three different porosity distributions through the pipe thickness are introduced. The harmonic concentrated force is also applied to the pipe and the excitation frequency is close to the first natural frequency. The governing equation for transverse motions of the pipe is derived by the Hamilton principle and then discretized by the Galerkin procedure. In order to obtain the frequency-response equation, the differential equation is solved with the assumption of small displacement, damping coefficient, and excitation amplitude by the multiple scale method. A parametric sensitivity analysis is carried out to reveal the influence of different parameters, such as nanocomposite pipe properties, fluid velocity and nonlinear viscoelastic foundation coefficients, on the primary resonance and linear natural frequency. Results indicate that the GPLs weight fraction porosity coefficient, fractional derivative order and the retardation time have substantial influences on the dynamic response of the system.
This paper deal with the critical fluid velocity response of nanocomposite pipe conveying fluid based on numerical method. The pressure of fluid is obtained based on perturbation method. The motion equations are derived based on classical shell theory, energy method and Hamilton's principle. The shell is reinforced by nanoparticles and the distribution of them are functionally graded (FG). The mixture rule is applied for obtaining the equivalent material properties of the structure. Differential quadrature method (DQM) is utilized for solution of the motion equations in order to obtain the critical fluid velocity. The effects of different parameters such asCNT nanoparticles volume percent, boundary conditions, thickness to radius ratios, length to radius ratios and internal fluid are presented on the critical fluid velocity response structure. The results show that with increasing the CNT nanoparticles, the critical fluid velocity is increased. In addition, FGX distribution of nanoparticles is the best choice for reinforcement.
Keikha, Reza;Heidari, Ali;Hosseinabadi, Hamidreza;Haghighi, Mohammad Salkhordeh
Computers and Concrete
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v.22
no.2
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pp.161-166
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2018
This paper deals with the instability analysis of concrete pipes conveying viscous fluid-nanoparticle mixture. The fluid is mixed by $AL_2O_3$ nanoparticles where the effective material properties of fluid are obtained by mixture rule. The applied force by the internal fluid is calculated by Navier-Stokes equation. The structure is simulated by classical cylindrical shell theory and using energy method and Hamilton's principle, the motion equations are derived. Based on Navier method, the critical fluid velocity of the structure is calculated and the effects of different parameters such as fluid velocity, volume percent of nanoparticle in fluid and geometrical parameters of the pipe are considered. The results present that with increasing the volume percent of nanoparticle in fluid, the critical fluid velocity increase.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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