A novel family of controllable, dissipative structure-dependent integration methods is derived from an eigen-based theory, where the concept of the eigenmode can give a solid theoretical basis for the feasibility of this type of integration methods. In fact, the concepts of eigen-decomposition and modal superposition are involved in solving a multiple degree of freedom system. The total solution of a coupled equation of motion consists of each modal solution of the uncoupled equation of motion. Hence, an eigen-dependent integration method is proposed to solve each modal equation of motion and an approximate solution can be yielded via modal superposition with only the first few modes of interest for inertial problems. All the eigen-dependent integration methods combine to form a structure-dependent integration method. Some key assumptions and new techniques are combined to successfully develop this family of integration methods. In addition, this family of integration methods can be either explicitly or implicitly implemented. Except for stability property, both explicit and implicit implementations have almost the same numerical properties. An explicit implementation is more computationally efficient than for an implicit implementation since it can combine unconditional stability and explicit formulation simultaneously. As a result, an explicit implementation is preferred over an implicit implementation. This family of integration methods can have the same numerical properties as those of the WBZ-α method for linear elastic systems. Besides, its stability and accuracy performance for solving nonlinear systems is also almost the same as those of the WBZ-α method. It is evident from numerical experiments that an explicit implementation of this family of integration methods can save many computational efforts when compared to conventional implicit methods, such as the WBZ-α method.
In this paper, frequency vibrations of double-walled carbon nanotubes (CNTs) has been investigated based upon nonlocal elastic theory. The inference of small scale is being perceived by establishing nonlocal Love shell model. The wave propagation approach has been operated to frame the governing equations as eigen value system. An innovational nonlocal model to examine the scale effect on vibrational behavior of armchair, zigzag and chiral of double-walled CNTs. An appropriate selection of material properties and nonlocal parameter has been considered. The influence of dimensionless nonlocal parameter has been studied in detail. The dominance of end condition via nonlocal parameter is explained graphically. The results generated furnish the evidence regarding applicability of nonlocal shell model and also verified by earlier published literature.
Muzamal Hussain;Mohamed A. Khadimallah;Abdelouahed Tounsi
Computers and Concrete
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v.32
no.3
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pp.303-311
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2023
An analysis of the Poisson's ratios influence of single walled carbon nanotubes (SWCNTs) based on Sander's shell theory is carried out. The effect of Poisson's ratio, boundary conditions and different armchairs SWCNTs is discussed and studied. The Galerkin's method is applied to get the eigen values in matrix form. The obtained results shows that, the decrease in ratios of Poisson, the frequency increases. Poisson's ratio directly measures the deformation in the material. A high Poisson's ratio denotes that the material exhibits large elastic deformation. Due to these deformation frequencies of carbon nanotubes increases. The frequency value increases with the increase of indices of single walled carbon nanotubes. The prescribe boundary conditions used are simply supported and clamped simply supported. The Timoshenko beam model is used to compare the results. The present method should serve as bench mark results for agreeing the results of other models, with slightly different value of the natural frequencies.
Neda Asadi;Hadi Arvin;Yaghoub Tadi Beni;Krzysztof Kamil Zur
Steel and Composite Structures
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v.51
no.4
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pp.457-471
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2024
In this research, for the first time the instability boundaries for a spinning shaft reinforced with graphene nanoplatelets undergone the principle parametric resonance are determined and examined taking into account the gyroscopic effect. In this respect, the extracted equations of motion in our previous research (Ref. Asadi et al. (2023)) are implemented and efficiently upgraded. In the upgraded discretized equations the effect of the Rayleigh's damping and the varying spinning speed is included that leads to a different dynamical discretized governing equations. The previous research was about the free vibration analysis of spinning graphene-based shafts examined by an eigen-value problem analysis; while, in the current research an advanced mechanical analysis is addressed in details for the first time that is the dynamics instability of the aforementioned shaft subjected to the principal parametric resonance. The spinning speed of the shaft is considered to be varied harmonically as a function of time. Rayleigh's damping effect is applied to the governing equations in order to regard the energy loss of the system. Resorting to Bolotin's route, Floquet theory and β-Newmark method, the instability region and its accompanied boundaries are defined. Accordingly, the effects of the graphene nanoplatelet on the instability region are elucidated.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.22
no.4
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pp.307-314
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2009
The present paper briefly describes the space frame element and the fundamental strategies in computational elastic bifurcation theory of geometrically nonlinear, single load parameter conservative elastic spatial structures. A method for large deformation(rotation) analysis of space frame is based on an eulerian formulation, which takes into consideration the effects of large joint translations and rotations with finite deformation(rotation). The local member force-deformation relationships are based on the beam-column approach, and the change in member chord lengths caused by axial strain and flexural bowing are taken into account. and the derived geometric stiffness matrix is unsymmetric because of the fact that finite rotations are not commutative under addition. To detect the singular point such as bifurcation point, an iterative pin-pointing algorithm is proposed. And the path switching mode for bifurcation path is based on the non-negative eigen-value and it's corresponding eigen-vector. Some numerical examples for bifurcation analysis are carried out for a plane frame, plane circular arch and space dome structures are described.
In the current work, static and free torsional vibration of functionally graded (FG) nanorods are investigated using Fourier sine series. The boundary conditions are described by the two elastic torsional springs at the ends. The distribution of functionally graded material is considered using a power-law rule. The systems of equations of the mechanical response of nanorods subjected to deformable boundary conditions are achieved by using the modified couple stress theory (MCST) and taking the effects of torsional springs into account. The idea of the study is to construct an eigen value problem involving the torsional spring parameters with small scale parameter and functionally graded index. This article investigates the size dependent free torsional vibration based on the MCST of functionally graded nano/micro rods with deformable boundary conditions using a Fourier sine series solution for the first time. The eigen value problem is constructed using the Stokes' transform to deformable boundary conditions and also the convergence and accuracy of the present methodology are discussed in various numerical examples. The small size coefficient influence on the free torsional vibration characteristics is studied from the point of different parameters for both deformable and rigid boundary conditions. It shows that the torsional vibrational response of functionally graded nanorods are effected by geometry, small size effects, boundary conditions and material composition. Furthermore, for all deformable boundary conditions in the event of nano-sized FG nanorods, the incrementing of the small size parameters leads to increas the torsional frequencies.
In this paper, vibrational attributes of double-walled carbon nanotubes (CNTs) has been studied based upon nonlocal elastic shell theory. The implication of small scale is being perceived by establishing nonlocal Love shell model. The wave propagation approach has been operated to frame the governing equations as eigen value system. The comparison of local and nonlocal model has been overtly explored by means of scaling parameter. An appropriate selection of material properties and nonlocal parameter has been considered. The influence of changing mechanical parameter Young's modulus has been studied in detail. The dominance of end condition via nonlocal parameter is explained graphically. The results generated furnish the evidence regarding applicability of nonlocal shell model and also verified by earlier published literature.
This study conducts numerical modeling and eigen-analysis of a rod-fastened rotor, which is mainly used in aircraft gas turbine engines in which multiple disks are in contact through curvic coupling. Nayak's theory is adopted to calculate surface parameters measured from the tooth profile of the curvic coupling gear. Surface parameters are important design parameters for predicting the stiffness between contact surfaces. Based on the calculated surface parameters, elastoplastic contact analysis is performed according to the interference between two surfaces based on the Greenwood-Williamson model. The equivalent bending stiffness is predicted based on the shape and elastoplastic contact stiffness of the curvic coupling. An equation of motion of the rod-fastened rotor, including the bending stiffness of the curvic coupling, is developed. Methods for applying the bending stiffness of a curvic coupling to the equation of motion and for modeling the equation of motion of a rotor that includes both inner and outer rotors are introduced. Rotordynamic analysis is performed through one-dimensional finite element analysis, and each element is modeled based on Timoshenko beam theory. Changes in bending stiffness and the resultant critical speed change in accordance with the rod fastening force are predicted, and the corresponding mode shapes are analyzed.
Purpose: The purpose of this study was to develop an evaluation instrument integrated and interdisciplinary death education for the human service areas such as nursing, social welfare, and education and to test the reliability and validity of it. Method: The subjects used to verify the instrument's reliability and validity were 407 students who were enrolled in the departments of nursing, social welfare, and education in universities located in Seoul, Pusan, Daegu, and Daejeon. The data was collected from April to May, 2005, and was analyzed by SPSS/WIN 12. Result: A factor analysis was conducted. Items with over a .40 factor loading and over a 1.0 eigen value were selected. Nine identified factors were learning about death, role of professionals, personal attitudes, hospice care, ethics and legal issues, death and dying, spiritual aspect of' death, transcultural aspect of death, and multidisciplinary theory of death. The instrument consisted of 44 items and the reliability was a cronbach's of .953 Conclusion: Based on the study results, the content scale developed in this study was identified as a tool with a high degree of reliability and validity.
This research presents an advanced finite element formulation for analyzing the vibratory behaviour of tapered composite shaft rotors, taking into account the impact of the draft angle on the stiffness of the composite shaft laminate. The vibration response of the shaft rotating around its axis is studied using both the finite element hierarchical method and the classical finite element formulation, based on the theory of transverse shear deformation, rotary inertia, gyroscopic effect, and coupling effect due to the stratification of the composite layers of the shaft. The study also includes the development of a program to calculate the Eigen frequencies and critical speeds of the system, and the obtained results are compared with those available in the literature. This research provides valuable insights into the vibratory behaviour of tapered composite shaft rotors and can be useful for designing and optimizing such structures in various industrial applications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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