Circular plates with holes are extensively used in mechanical components. The existence of a hole in a circular plate results in a significant change in the natural frequencies and mode shapes of the structure. Especially if the hole is located eccentrically, the vibration behavior of these structures is expected to deviate significantly from that of a plate with a concentric hole. In addition, if the plate is in contact with or submerged in fluid, the situation is more complex. Therefore, in this study, an analytical method to determine the modal characteristics of a plate submerged in fluid is developed based on the finite Fourier-Bessel series expansion and Rayleigh-Ritz method and is verified by the finite element analysis using a commercial program. Also, the relationship between parameter variations and vibration modes is investigated. These results can be used as guidance for the modal analysis and damage detection of a circular plate with a hole.
Narwariya, Manoj;Choudhury, Achintya;Sharma, Avadesh K.
Advances in Computational Design
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v.3
no.2
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pp.113-132
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2018
This paper presents the vibration and harmonic analysis of orthotropic laminated composite plate. The response of plate is determined using Finite Element Method. The eight noded shell 281 elements are used to analyze the orthotropic plates and results are obtained so that the right choice can be made in applications such as aircrafts, rockets, missiles, etc. to reduce the vibration amplitudes. Initially the model response for orthotropic plate and harmonic response for isotropic plate is verified with the available literature. The results are in good agreement with the available literature. Numerical results for the natural frequency and harmonic response amplitude are presented. Effects of boundary conditions, thickness to width ratio and number of layers on natural frequency and harmonic response of the orthographic plates are also investigated. The natural frequency, mode shape and harmonic analysis of laminated composite plate has been determined using finite element package ANSYS.
An isogeometric approach is presented for static analysis of thin plate problems of various geometries. Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) basis function is applied for approximation of the thin plate deflection, as for description of the geometry. The governing equation based on Kirchhoff plate theory, is discretized using the standard Galerkin method. The essential boundary conditions are enforced by the Lagrange multiplier method. Several typical examples of thin plate and thin plate on elastic foundation are solved and compared with the theoretical solutions and other numerical methods. The numerical results show the robustness and efficiency of the proposed approach.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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1996.09a
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pp.95-110
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1996
High Tensile Steel enables to reduce the plate thickness comparing to the case when Mild Steel is used. From the economical view point this is very preferable since the reduction in the hull weight. However to use the High Tensile Steel effectively the plate thickness may become thin so that the occurrence of buckling is inevitable and design allowing plate buckling may be necessary. If the inplane stiffness of the plating decreases due to buckling, buckling may be necessary. If the inplane stiffness of the plating decreases due to buckling the flexural rigidity of the cross section of a ship's hull also decreases. this may lead to excessive deflection of the hull girder under longitudinal bending. In these cases a precise estimation of plate's behavior after buckling is necessary and nonlinear analysis of isolated and stiffened plates is required for structural system analysis. In this connection this paper discusses nonlinear behaviour of thin plate under thrust. Based on the analytical method elastic large deflection analysis of isolated plate is perform and simple expression are derived to evaluate the inplane rigidity of plates subjected to uniaxial compression.
In this paper, buckling analysis of hybrid functionally graded plates using a novel four variable refined plate theory is presented. In this theory the distribution of transverse shear deformation is parabolic across the thickness of the plate by satisfying the surface conditions. Therefore, it is unnecessary to use a shear correction factor. The variations of properties of the plate through the thickness are according to a symmetric sigmoid law (symmetric S-FGM). The principle virtual works is used herein to extract equilibrium equations. The analytical solution is determined using the Navier method for a simply supported rectangular plate subjected to axial forces. The precision of this theory is verified by comparing it with the various solutions available in the literature.
Energy flow analysis (EFA) has been used to predict the frequency-averaged vibrational responses of built-up structures at high frequencies. In this study, the frequency-averaged exact energetics of the in-plane motions of the plate were derived for the first time by solving coupled partial differential equations. To verify the EFA for the in-plane waves of the plate, numerical analyses were performed on various coupled plate structures. The prediction results of the EFA for coupled plate structures were shown to be accurate approximations of the frequency-averaged exact energetics, which were obtained from classical displacement solutions. The accuracy of the results predicted via the EFA increased with an increase in the modal density, regardless of various structural parameters. Therefore, EFA is an effective technique for predicting the frequency-averaged vibrational responses of built-up structures in the high frequency range.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.6
no.1
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pp.60-73
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2014
The seaward reverse wave, occurring on the submerged dual porous horizontal plate, can contribute to the reduction of the transmitted wave as it reflects the propagating wave. However, the collision between the propagating and seaward reverse waves increases the water level and acts as a weight on the horizontal plate. This study investigated the characteristics of the wave pressure created by the seaward reverse wave through the analysis of experimental data. The analysis confirmed the following results: 1) the time series of the wave pressure showed reverse phase phenomena due to the collision, and the wave pressures acted simultaneously on both upper and lower surfaces of the horizontal plate; 2) the horizontal plate became repeatedly compressed and tensile before and after the occurrence of the seaward reverse wave; and 3) the seaward reverse wave created the total wave pressure to the maximum towards the direction of gravity, primarily on the upper plate. It was also confirmed that the wave distributions showed a similar trend to the wave steepness. Such outcome of the analysis will provide basic information to the structural analysis of the horizontal plate as a wave dissipater of the steel-type breakwater (STB).
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2006.11a
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pp.226-229
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2006
The safety of on-going ships is one of important concerns in the view of environment and human life. The ship in bad condition is likely to be subjected to accidental loads such as collision. Once she has one or several minor collision damages in the form of circle or ellipse, her ultimate strength under compression or tension load will be reduced. Here, it is important to evaluate the reduction ratio of ultimate strength due to the damage from safety point of view. The problem of strength reduction of a plate with cutout such as opening hole has been treated by many researchers. As a result, a closed-form formula on the reduction of ultimate strength of a plate considering the effect of several forms of cutout was suggested. However, the structure of ships is composed of a plate and a stiffener so-called a stiffened plate, and it is likely to be damaged at a plate and stiffeners together in collision. This paper is to investigate the effect of minor collision damage on ultimate strength of a stiffened plate by using numerical analysis. For this study, the shape of minor collision damage of a stiffened plate was made by using contact algorithm. The deformed shape was used as an initial shape for ultimate stress analysis. Then, a series of nonlinear FE analysis was conducted to investigate the reduction effects of ultimate strength of the stiffened plate. The boundary condition was applied as simply supported at all boundaries, and the tripping of stiffener among failure mode under compression loading was neglected. These results were settled in the form of reduction ratio between ultimate of original intact stiffened plate and that of damaged stiffened plate.
The aim of this study was to evaluate the biomechanical behavior of xenogenic bone plate system (equine bone) using a three-dimensional finite element ulna fracture model. The model was used to calculate the Von Mises stress (VMS) and stress distribution in fracture healing periods with metallic bone plate and xenogenic bone plate systems, which are installed while the canine patient is standing. Bone healing rate (BHR) (0%) and maximum VMS of the xenogenic plate was similar to the yield strength of equine bone (125 MPa). VMS at the ulna and fracture zones were higher with the xenogenic bone plate than with the metallic bone plate at BHRs of 0% and 1%. Stress distributions in fracture zone were higher with the xenogenic bone plate than the metallic bone plate. This study results indicate that the xenogenic bone plate may be considered more beneficial for callus formation and bone healing than the metallic bon plate. Xeonogenic bone plate and screw applied in clinical treatment of canines may provide reduced stress shielding of fractures during healing.
A design system was developed for the doubler plate of a ship structure simultaneously subjected to in-plane loads and lateral pressure based on general dimensions and those of a representative ship structure. An equivalent design equation that considers various structural design parameters was derived by introducing the equivalent plate thickness theory, and the design of the doubler plate reinforcement of the ship structure was developed. A hybrid structural design system was established for a doubler plate simultaneously subjected to in-plane loads and lateral pressure consisting of two modules: an optimized design module and a double plate strength & design review module. The practical application of this design system was illustrated to show its usability. It was found that the design safety of the doubler plate was ensured, and this system could be used as an initial design guide to review the double plate reinforcement for a dent or corrosion of the ship plate members. Using the developed design system would make it possible to obtain a more reasonable doubler plate structure that considers the rational reinforcement of plate members of ship structures. In addition, a more reliable structural analysis using a strength evaluation process can be performed to verify the efficiency of the optimum structural design for the doubler plate structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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