A theoretical formulation for the analysis of free vibration of clamped-free cylindrical shells with plates attached at arbitrary axial position(s) was completed and it was programed to get the numerical results which yield natural frequencies and mode shape of the combined system of the plate and the shells. The frequencies and mode shapes from theoretical calculation were compared with those of commercial finite element code, ANSYS. In order to validate the theory, modal test was also performed by impact test and FFT analysis. The results shows good agreement with those of ANSYS and test results in frequencies and mode shapes. The method developed herein is likely to be used for the analysis of the free vibration of the clamped-free circular cylindrical shells with any kinds of lids such as hollow circular plates, conical shells, spherical shells, or semi-spherical shells.
This paper deals with nonlinear asymmetric dynamic buckling of clamped laminated angle-ply composite spherical shells under suddenly applied pressure loads. The formulation is based on first-order shear deformation theory and Lagrange's equation of motion. The nonlinearity due to finite deformation of the shell considering von Karman's assumptions is included in the formulation. The buckling loads are obtained through dynamic response history using Newmark's numerical integration scheme coupled with a Newton-Raphson iteration technique. An axisymmetric curved shell element is used to investigate the dynamic characteristics of the spherical caps. The pressure value beyond which the maximum average displacement response shows significant growth rate in the time history of the shell structure is considered as critical dynamic load. Detailed numerical results are presented to highlight the influence of ply-angle, shell geometric parameter and asymmetric mode on the critical load of spherical caps.
The main objective of this paper is to develop the finite element study on the nonlinear free vibration of functionally graded nanocomposite spherical shells reinforced with graphene platelets under the first-order shear deformation shell theory and von Kármán nonlinear kinematic relations. The governing equations are presented by introducing the full asymmetric nonlinear strain-displacement relations followed by the constitutive relations and energy functional. The extended Halpin-Tsai model is utilized to specify the overall Young's modulus of the nanocomposite. Then, the finite element formulation is derived and the quadrilateral 8-node shell element is implemented for finite element discretization. The nonlinear sets of dynamic equations are solved by the use of the harmonic balance technique and iterative method to find the nonlinear frequency response. Several numerical examples are represented to highlight the impact of involved factors on the large-amplitude vibration responses of nanocomposite spherical shells. One of the main findings is that for some geometrical and material parameters, the fundamental vibrational mode shape is asymmetric and the axisymmetric formulation cannot be appropriately employed to model the nonlinear dynamic behavior of nanocomposite spherical shells.
Welded hollow spherical joints are commonly used joints in space grid structures. An internal stiffener is generally adopted to strengthen the joints when large hollow spheres are used. To further strengthen it, external stiffeners can be used at the same time. In this study, axial compression tests are conducted on four full-scale 550 mm spherical joints. The failure modes and strengths of the tested joints are investigated. It shows that the external stiffeners are able to increase the strength of the joint up to 25%. A numerical model for large spherical joints with stiffeners is established and verified against the experimental results. Parametric studies are executed considering six main design factors using the verified model. It is found that the strength of the spherical joint increases as the thickness, height and number of the external stiffeners increase, and the hollow sphere's diameter has a neglectable effect on the enhancement caused by the external stiffeners. Based on the experimental and numerical results, a practical formula for the compressive bearing capacity of large welded hollow spherical joints with both internal and external stiffeners is proposed. The proposed formula gives a conservative prediction on the compressive capacity of large welded hollow spherical joints with both internal and external stiffeners.
One method for improving the torque capacity of the CVT is to use a split-powered CVT(SPCVT) to reduce the power transmitted into a continuously variable unit(CVU). A variable bridge SPCVT with two planetary gear units(PGUs), which are composed of a sun gear, a ring gear, and carrier and planetary gears, can minimize the power to the CVU. However, a SPCVT with a conventional CVT should possess a dual mode, which would allow the conventional CVT to be used at high speeds and an additional gear train to be used at low speeds. The inner-spherical CVU(ISCVU) with an inner and outer spherical contact mechanism developed in this study can cover the range from low to high speeds. The rated power and the overall speed ratios were 100 kW and $0.09{\sim}0.36$, respectively. Power efficiency was numerically calculated to be over 90% over the speed ratio range of $0.1{\sim}0.29$. The maximum shear stress at the two contact areas of the rotor pairs, the minimum life and the overall size were estimated to be 700 MPa, 276 kh and $350{\times}350{\times}400mm^3$, respectively. This study shows that an ISCVU and a variable bridge type PGU can realize the SPCVT with a single mode for a vehicle.
The object of this paper is to examine the vibration characteristics of the point-symmetric radial mode in a spherical piezoelectric transducer. The differential equations of piezoelectric radial motion are derived in terms of the radial displacement and electric potential, which are functions of the radial coordinate and time. Applying mechanical and electrical boundary conditions yields the characteristic equation of radial vibration. Numerical results of the natural frequencies are compared with the experimental measurements. The paper discusses the difference between piezoelectric and elastic resonances and the dependence of the natural frequencies on the radius and thickness of the piezoelectric spheres. As a result it is concluded for the first radial mode that the natural frequency is reduced due to the piezoelectric phenomenon and that the frequency exponentially decreases as the sphere radius increases.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.08a
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pp.267.1-267.1
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2013
In modern science and technology, the organization of building blocks, such as spherical particles and zeolite, is important to form a nanostructure. So, it is essential to develop methods for organizing them into large scale for many precise applications. Up to now, reflux and stirring is widely used method for organization of colloidal particles. However, because this method is hard to organize building block with high coverage and uniform orientation, it is necessary to research another method. In this work, we synthesized spherical silica particles using St$\"{o}$ber method and organized them on the glass which is coated with 3-chloropropyltrimethoxysilane (CP-TMS) and polyethyleneimine (PEI) using Sonication method. Although spherical silica particles are difficult to attach on the glass due to their small attachment site, we improved this problem by coating PEI. We introduced two mode of reaction promotion, sonication (SO) and sonication with stacking between the bare glass (SS), and investigated degree of coverage (DOC) and degree of close packing (DCP).
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.12
no.1
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pp.680-690
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2020
In ocean environment, the sound speed gradient of seawater has an important influence on far field sound propagation. The FEM/BEM is used to decouple the vibroacoustic radiation of the spherical shell, and the Green function of the virtual source chain is adopted for decoupling. For far field radiated Sound Pressure Level (SPL), the Beam Displacement Ray normal Mode (BDRM) is employed. The vibration and near-/far-field radiated SPL of spherical shell is analyzed in shallow sea uniform layer, negative/positive gradient, negative thermocline environment, and deep-sea sound channel. Results show that the vibroacoustic radiation of spherical shell acted at 300Hz can be analogous to dipole. When the radiated field of the spherical shell is dominated by large-grazing-angle waves, it can be analogous to vertically distributed dipole, and the far field radiated SPL is lower; while similar to horizontally distributed dipole if dominated by small-grazing-angle waves, and the far field SPL is high.
Proceedings of the Korea Electromagnetic Engineering Society Conference
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2000.11a
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pp.29-33
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2000
The classical image reconstruction for stripmap SAR is based on the Fresnel approximation which utilizes deramping or chirp deconvolution in the synthetic aperture(slow-time) domain. Another approach in formulating stripmap SAR processing and imaging is based on the SAR wavefront reconsturction theory, and analysis of the SAR signal in the slow-time via the spherical wave Fourier decomposition of the radar radiation pattern. In this paper, we compare the Fresnel approximation and the wavefrong reconstruction methods using simulated stripmap SAR dada.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.1491-1495
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2004
In this paper, resonant ultrasound spectroscopy(RUS) was used to determine the natural frequency of a spherical and a aspherical lens. The objective of the paper is to evaluate defect and shape error by using nondestructive evaluation method with Resonant Ultrasound Spectroscopy(RUS). The principle of RUS is that the mechanical resonant frequency of the materials depends on density, and the coefficient of elasticity. We evaluated existence of flaws through comparison with resonant frequency of a spherical and a aspherical lens. The spherical glass lenses were made of BK-7 glass, one's diameter in 2mm and 5mm. The polished spherical glass lenses had no deflection or a deflection below 2.0${\mu}{\textrm}{m}$. Also, The aspherical lens were made of same material and ones diameter in 7mm and thickness in 3.4mm. In the experiment, we were performed to investigate relationship between frequency measuring parameter($\beta$) and mass of each specimens. The difference between resonant frequency and mode of aspherical glass lens which has no defect was distinguished from aspherical glass lens which has some defects.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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