A high precision shear deformable triangular element has been proposed for free vibration analysis of composite trapezoidal plates. The element has twelve nodes at the three sides and four nodes inside the element. Initially the element has fifty-five degrees of freedom, which has been reduced to forty-eight by eliminating the degrees of freedom of the internal nodes through static condensation. Plates having different side ratios (b/a), boundary conditions, thickness ratios (h/a=0.01, 0.1 and 0.2), number of layers and fibre angle orientations have been analyzed by the proposed shear locking free element. Trapezoidal laminate with concentrated mass at the centre has also been analyzed. An efficient mass lumping scheme has been recommended, where the effect of rotary inertia has been included. For validation of the present element and formulation few results of isotropic trapezoidal plate and square composite laminate have been compared with those obtained from open literatures. The numerical results for composite trapezoidal laminate have been given as new results.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제8권2호
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pp.153-168
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2016
Sloshing phenomenon is a complicated free surface flow problem that increases the dynamic pressure on the sidewalls and the bottom of the storage tanks. When the storage tanks are partially filled, it is essential to be able to evaluate the fluid dynamic loads on the tank's perimeter. In this paper, a numerical code was developed to determine the pressure distribution on the rectangular and trapezoidal storage tanks' perimeters due to liquid sloshing phenomenon. Assuming the fluid to be inviscid, the Laplace equation and the nonlinear free surface boundary conditions were solved using coupled boundary element - finite element method. The code performance for sloshing modeling was validated using Nakayama and Washizu's results. Finally, this code was used for partially filled rectangular and trapezoidal storage tanks and free surface displacement, pressure distribution and horizontal and vertical forces exerted on the tanks' perimeters due to liquid sloshing phenomenon were estimated and discussed.
3D Equivalent magnetic Circuit Network Method (EMCNM) is comparatively the easy way that analyzes 3D models of Electric Machine by using permeance as a distributive magnetic circuit parameter under the existing magnetic equivalent circuit method and Numerical Method. The existing 3D EMCNM could not correctly describe the shape of an analysis target when using rectangular shape element or fan shape element, so it made errors when calculating permeance. Therefore, this paper proposes the trapezoidal element contained rectangular element, fan-shape element, and quadrilateral element to express a shape. The proposed method in this research was confirmed as a useful and an accurate method through comparing with the analysis result of SRM model that is sufficiently guaranteed by 2D-Analysis.
Nonlinear vibration characteristics of composite laminated trapezoidal plates are studied. The geometric nonlinearity of the plate based on the von Karman's large deformation theory is considered, and the finite element method (FEM) is proposed for the present nonlinear modeling. Hamilton's principle is used to establish the equation of motion of every element, and through assembling entire elements of the trapezoidal plate, the equation of motion of the composite laminated trapezoidal plate is established. The nonlinear static property and nonlinear vibration frequency ratios of the composite laminated rectangular plate are analyzed to verify the validity and correctness of the present methodology by comparing with the results published in the open literatures. Moreover, the effects of the ply angle and the length-high ratio on the nonlinear vibration frequency ratios of the composite laminated trapezoidal plates are discussed, and the frequency-response curves are analyzed for the different ply angles and harmonic excitation forces.
A bimorph piezoelectric energy harvester is developed for harvesting energy under the vortex induced vibration and it is integrated to a host structure of a trapezoidal plate without changing its passive dynamic properties. It is aimed to select trapezoidal plate as similar to a vertical fin-like structure which could be a part of an air vehicle. The designed energy harvester consists of an aluminum beam and two identical multi fiber composite (MFC) piezoelectric patches. In order to understand the dynamic characteristic of the trapezoidal plate, finite element analysis is performed and it is validated through an experimental study. The bimorph piezoelectric energy harvester is then integrated to the trapezoidal plate at the most convenient location with minimal structural displacement. The finite element model is constructed for the new combined structure in ANSYS Workbench 14.0 and the analyses performed on this particular model are then validated via experimental techniques. Finally, the energy harvesting performance of the bimorph piezoelectric energy harvester attached to the trapezoidal plate is also investigated through wind tunnel tests under the air load and the obtained results indicate that the system is a viable one for harvesting reasonable amount of energy.
This paper presents the results of an elastic buckling analysis of isosceles trapezoidal orthotropic plate. In this study, all edges of plate are assumed to be simply supported and the difference of the applied loads are assumed to be taken out by shear of constant intensity along the sloping sides. For the buckling analysis, collocation method is employed. Finite element analysis is also conducted and the results are compared with theoretical ones.
본 연구에서는 경계요소법을 이용하여 불투과성 사다리꼴형상 잠제에 의한 파랑의 반사율과 투과율을 이론적으로 수치해석 하였다. 해석기법으로는 유체와 투과성 영역을 동시에 해석할 수 있는 파압함수를 사용하였으며, 이론적으로 간단히 하기 위해, 투과성 영역내의 파랑의 운동은 선형소산계수와 부가질량계수를 도입하여 정식화하였다. 사다리꼴형상 잠제의 소파특성은 잠제의 법면경사의 변화에 대한 의존도가 높은 것을 알 수 있었다.
In this study, wave characteristics coming with oblique incident angle to permeable trapezoidal submerged breakwater on the porous seabed are calculated by using boundary element method. This numerical analysis, based on the wave pressure function, is analyzing the continuity in the analytical region including fluid and structure. From the comparison of the reflection coefficients and damping coefficient, the results of this study are in good agreement with the existing results. The peak values of reflection coefficient obtained by permeable trapezoidal submerged breakwater on the porous seabed are smaller than those of permeable trapezoidal submerged breakwater on the non-porous seabed. The velocity vector in front of permeable trapezoidal submerged breakwater on the porous seabed is smaller than that in front of permeable trapezoidal submerged breakwater on the non-porous seabed with out the energy loss.
The thermal effects on the buckling, postbuckling and nonlinear vibration behaviors of composite laminated trapezoidal plates are studied. Aiming at the complex plate structure and to simulate the temperature distribution of the plate, a finite element method (FEM) is applied in this paper. In the temperature model, based on the thermal diffusion equation, the Galerkin's method is employed to establish the temperature equation of the composite laminated trapezoidal plate. The geometrical nonlinearity of the plate is considered by using the von Karman large deformation theory, and combining the thermal model and aeroelastic model, Hamilton's principle is employed to establish the thermoelastic equation of motion of the composite laminated trapezoidal plate. The thermal buckling and postbuckling of the composite laminated rectangular plate are analyzed to verify the validity and correctness of the present methodology by comparing with the results reported in the literature. Moreover, the effects of the temperature with the ply-angle on the thermal buckling and postbuckling of the composite laminated trapezoidal plates are studied, the thermal effects on the nonlinear vibration behaviors of the composite laminated trapezoidal plates are discussed, and the frequency-response curves are also presented for the different temperatures and ply angles.
3D Equivalent magnetic Circuit Network Method (EMCNM) is comparatively the easy way that analyzes 3D models of Electric Machine by using permeance as a distributive magnetic circuit parameter under the existing magnetic equivalent circuit method and Numerical Method. The existing 3D EMCNM could not correctly describe the shape of an analysis target when using rectangular shape element or fan shape element, so it made errors when calculating permeance. Therefore, this paper use the trapezoidal element contained rectangular element. This paper calculate the torque based on the maxwell stress tenser method when the airgap is one layer, three layers, and 5 layers, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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