In this paper, we consider singular 𝜑-Laplacian problems with nonlocal boundary conditions. Using a fixed point index theorem on a suitable cone, the existence results for one or two positive solutions are established under the assumption that the nonlinearity may not satisfy the L1-Carathéodory condition.
A new bounce back boundary method of the second order in error is proposed for the lattice Boltzmann fluid simulation. This new method can be used for the arbitrarily irregular lattice geometry of a non-slip boundary. The traditional bounce back boundary condition for the lattice Boltzmann simulation is of the first order in error. Since the lattice Boltzmann method is the second order scheme by itself, a boundary technique of the second order has been desired to replace the first order bounce back method. This study shows that, contrary to the common belief that the bounce back boundary condition is unilaterally of the first order, the second order bounce back boundary condition can be realized. This study also shows that there exists a generalized bounce back technique that can be characterized by a single interpolation parameter. The second order bounce back method can be obtained by proper selection of this parameter in accordance with the detailed lattice geometry of the boundary. For an illustrative purpose, the transient Couette and the plane Poiseuille flows are solved by the lattice Boltzmann simulation with various boundary conditions. The results show that the generalized bounce back method yields the second order behavior in the error of the solution, provided that the interpolation parameter is properly selected. Coupled with its intuitive nature and the ease of implementation, the bounce back method can be as good as any second order boundary method.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제4권6호
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pp.689-696
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2006
This paper presents a new algorithm for the closed-loop $H_{\infty}$ composite control of weakly coupled bilinear systems with time-varying parameter uncertainties and exogenous disturbance using the successive Galerkin approximation(SGA). By using weak coupling theory, the robust $H_{\infty}$ control can be obtained from two reduced-order robust $H_{\infty}$ control problems in parallel. The $H_{\infty}$ control theory guarantees robust closed-loop performance but the resulting problem is difficult to solve for uncertain bilinear systems. In order to overcome the difficulties inherent in the $H_{\infty}$ control problem, two $H_{\infty}$ control laws are constructed in terms of the approximated solution to two independent Hamilton-Jacobi-Isaac equations using the SGA method. One of the purposes of this paper is to design a closed-loop parallel robust $H_{\infty}$ control law for the weakly coupled bilinear systems with parameter uncertainties using the SGA method. The other is to reduce the computational complexity when the SGA method is applied to the high order systems.
Kim, Keunjae;Tillig, Fabian;Bathfield, Nicolas;Liljenberg, Hans
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권2호
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pp.392-405
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2014
SSPA experiences a growing interest in twin skeg ships as one attractive green ship solution. The twin skeg concept is well proven with obvious advantages for the design of ships with full hull forms, restricted draft or highly loaded propellers. SSPA has conducted extensive hull optimizations studies of LNG ships of different size based on an extensive hull data base with over 7,000 models tested, including over 400 twin skeg hull forms. Main hull dimensions and different hull concepts such as twin skeg and single screw were of main interest in the studies. In the present paper, one twin skeg and one single screw 170 K LNG ship were designed for optimally selected main dimension parameters. The twin skeg hull was further optimized and evaluated using SHIPFLOW FRIENDSHIP design package by performing parameter variation in order to modify the shape and positions of the skegs. The finally optimized models were then built and tested in order to confirm the lower power demand of twin skeg designed compaed with the signle screw design. This paper is a full description of one of the design developments of a LNG twin skeg hull, from early dimensional parameter study, through design optimization phase towards the confirmation by model tests.
In this paper, we firstly use Krasnosel'skii fixed point theorem to investigate positive solutions for the following three-point boundary value problems for p-Laplacian with a parameter $({\phi}_P(D^{\alpha}_{0}+u(t)))^{\prime}+{\lambda}f(t, u(t))=0$, 0$D^{\alpha}_{0}+u(0)=u(0)=u{\prime}{\prime}(0)=0$, $u^{\prime}(1)={\gamma}u^{\prime}(\eta)$ where ϕp(s) = |s|p−2s, p > 1, $D^{\alpha}_{0^+}$ is the Caputo's derivative, α ∈ (2, 3], η, γ ∈ (0, 1), λ > 0 is a parameter. Then we use Leggett-Williams fixed point theorem to study the existence of three positive solutions for the fractional boundary value problem $({\phi}_P(D^{\alpha}_{0}+u(t)))^{\prime}+f(t, u(t))=0$, 0$D^{\alpha}_{0}+u(0)=u(0)=u{\prime}{\prime}(0)=0$, $u^{\prime}(1)={\gamma}u^{\prime}(\eta)$ where ϕp(s) = |s|p−2s, p > 1, $D^{\alpha}_{0^+}$ is the Caputo's derivative, α ∈ (2, 3], η, γ ∈ (0, 1).
This paper presents design parameter calculation methodology and its realization to construction for the 10/350${\mu}s$ lightning impulse current generator(ICG) modelled as double exponential function waveform with characteristic parameters ${\alpha},{\beta}$. Matlab internal function, "fzero" was applied to find ${\lambda}={\alpha}/{\beta}$ which is solution of nonlinear equation linearly related with two wave parameter $T_1$ and $T_2$. The calculation results for 10/350${\mu}s$ lightning impulse current show very good accuracy with error less 0.03%. Two type of 10/350${\mu}s$ ICGs based on the calculated design circuit parameters were fabricated by considering the load variation. One is applicable to the MOV based Surge protective device(SPD) for less 15 kA and the other is to test small resistive devices such as spark gap arrester and bonding device with maximum current capability 30 kA. The tested waveforms show error within 10% in comparison with the designed estimation and the waveform tolerance recommended in the IEC 61643-1 and IEC 60060-1.
This study presents the investigation of wave dispersion characteristics of a magneto-electro-elastic functionally graded (MEE-FG) nanosize beam utilizing nonlocal strain gradient theory (NSGT). In this theory, a material length scale parameter is propounded to show the influence of strain gradient stress field, and likewise, a nonlocal parameter is nominated to emphasize on the importance of elastic stress field effects. The material properties of heterogeneous nanobeam are supposed to vary smoothly through the thickness direction based on power-law form. Applying Hamilton's principle, the nonlocal governing equations of MEE-FG nanobeam are derived. Furthermore, to derive the wave frequency, phase velocity and escape frequency of MEE-FG nanobeam, an analytical solution is employed. The validation procedure is performed by comparing the results of present model with results exhibited by previous papers. Results are rendered in the framework of an exact parametric study by changing various parameters such as wave number, nonlocal parameter, length scale parameter, gradient index, magnetic potential and electric voltage to show their influence on the wave frequency, phase velocity and escape frequency of MEE-FG nanobeams.
Park, Weon-Tae;Han, Sung-Cheon;Jung, Woo-Young;Lee, Won-Hong
Steel and Composite Structures
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제22권6호
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pp.1239-1259
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2016
The modified couple stress-based third-order shear deformation theory is presented for sigmoid functionally graded materials (S-FGM) plates. The advantage of the modified couple stress theory is the involvement of only one material length scale parameter which causes to create symmetric couple stress tensor and to use it more easily. Analytical solution for dynamic instability analysis of S-FGM plates on elastic medium is investigated. The present models contain two-constituent material variation through the plate thickness. The equations of motion are derived from Hamilton's energy principle. The governing equations are then written in the form of Mathieu-Hill equations and then Bolotin's method is employed to determine the instability regions. The boundaries of the instability regions are represented in the dynamic load and excitation frequency plane. It is assumed that the elastic medium is modeled as Pasternak elastic medium. The effects of static and dynamic load, power law index, material length scale parameter, side-to-thickness ratio, and elastic medium parameter have been discussed. The width of the instability region for an S-FGM plate decreases with the decrease of material length scale parameter. The study is relevant to the dynamic simulation of micro structures embedded in elastic medium subjected to intense compression and tension.
We in this article study nonlinear thermal buckling of bi-directional functionally graded beams in the theoretical frameworks of nonlocal strain graded theory. To begin with, it is assumed that the effective material properties of beams vary continuously in both the thickness and width directions. Then, we utilize a higher-order shear deformation theory that includes a physical neutral surface to derive the size-dependent governing equations combining with the Hamilton's principle and the von $K{\acute{a}}rm{\acute{a}}n$ geometric nonlinearity. It should be pointed out that the established model, containing a nonlocal parameter and a strain gradient length scale parameter, can availably account for both the influence of nonlocal elastic stress field and the influence of strain gradient stress field. Subsequently, via using a easier group of initial asymptotic solutions, the corresponding analytical solution of thermal buckling of beams is obtained with the help of perturbation method. Finally, a parametric study is carried out in detail after validating the present analysis, especially for the effects of a nonlocal parameter, a strain gradient length scale parameter and the ratio of the two on the critical thermal buckling temperature of beams.
Eyvazian, Arameh;Zhang, Chunwei;Musharavati, Farayi;Khan, Afrasyab;Mohamed, Abdeliazim Mustafa
Advances in nano research
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제10권3호
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pp.271-280
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2021
The present work deals with an investigation on longitudinal wave propagation in nanobeams made of graphene sheets, for the first time. The nanobeam is modelled via a higher-order shear deformation theory accounts for both higher-order and thickness stretching terms. The general nonlocal strain gradient theory including nonlocality and strain gradient characteristics of size-dependency in order is used to examine the small-scale effects. This model has three-small scale coefficients in which two of them are for nonlocality and one of them applied for gradient effects. Hamilton supposition is applied to obtain the governing motion equation which is solved using a harmonic solution procedure. It is indicated that the longitudinal wave characteristics of the nanobeams are significantly influenced by the nonlocal parameters and strain gradient parameter. It is shown that higher nonlocal parameter is more efficient than lower nonlocal parameter to change longitudinal phase velocities, while the strain gradient parameter is the determining factor for their efficiency on the results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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