In this paper, the computational algorithm for free vibration analysis of an axisymmetric cylindrical shell is formulated by the Sylvester-transfer stiffness coefficient method (S-TSCM) which combines the Sylvester's inertia theorem and the transfer stiffness coefficient method. After the computational programs for obtaining the natural frequencies and natural modes of the axisymmetric cylindrical shell are made by the S-TSCM and the finite element method (FEM), the computational results which are natural frequencies, natural modes, and computational times by both methods are compared. From the computational results, we can confirm that S-TSCM has the reliability in the free vibration analysis of the axisymmetric cylindrical shell and is superior to FEM in the viewpoint of computational times.
구조물에 대한 축대칭 쉘요소는 지반과 구조물의 상호작용에 대한 유한요소해석에서 효율성과 정확성을 높이게 된다. 본 논문에서는 Kirchhoff 이론에 근거한 축대칭 쉘요소의 힘평형 방정식과 모멘트 평형 방정식을 유도하였다. 축방향 변형에 대한 지배방정식은 등매개변수 형상함수를 이용한 Galerkin 수식화를 수행하고, 휨에 대한 지배방정식은 고차의 형상함수를 이용하였다. 개발된 축대칭 쉘요소는 지반과의 연계해석을 위하여 지반해석 유한요소 프로그램인 Geo-COUS에 결합하였다. 원형판과 액체 저장 탱크에 대한 예제해석을 통하여 개발된 요소의 정확성을 확인하였다. 그리고 축대칭 쉘요소에 대한 에너지 평형방정식을 제시하였다.
It is very important to analyze the dynamic responses of the shell structures from the viewpoint of the design of shell structures with a variety of axisymmetric loadings. In this paper, the computational algorithm for the dynamic response analysis of an cylindrical shell with axisymmetric loading is formulated by the transfer mass coefficient method based on the transfer of mass coefficient. After the computational programs for obtaining the dynamic responses of cylindrical shells with axisymmetric loading are made by the transfer mass coefficient method and the finite element method, the computational results by both methods are compared. From the computational results, we can confirm that the transfer mass coefficient method has the effectiveness in the dynamic response analyses of cylindrical shells with a variety of axisymmetric loadings.
The dynamic response of buried pipelines has gained considerable importance because these pipelines perform vital role in conducting energy, water, communication and transportation. After realizing the magnitude of damage, and hence, the human uncomfort and the economical losses, researchers have paid sincere attention to this problem. A number of papers have appeared in the past which discuss the different aspects of the problem. This paper presents a theoretical analysis of non-axisymmetric dynamic response of buried orthotropic cylindrical shell subjected to a moving load along the axis of the shell. The orthotropic shell has been buried in a homogeneous, isotropic and elastic medium of infinite extent. A thick shell theory including the effects of rotary inertia and shear deformation has been used. A perfect bond between the shell and the surrounding medium has been assumed. Results have been obtained for very hard (rocky), medium hard and soft soil surrounding the shell. The effects of shell orthotropy have been brought out by varying the non-dimensional orthotropic parameters over a long range. Under these conditions the shell response is studied in axisymmetric mode as well as in the flexural mode. It is observed that the shell response is significantly affected by change in orthotropic parameters and also due to change of response mode. It is observed that axial deformation is large in axisymmetric mode as compared to that in flexural mode.
In this study a computer program considering initial imperfection of wall of axisymmetric reinforced concrete shell which show plastic deformation by large external loading is developed. initial imperfection of wall of axisymmetric reinforced concrete shell is assumed as sinusoidal curve expressed as {{{{ {W }_{i } }}}}={{{{ {W}_{0 } }}}}sin (n$\pi$y/$\ell$)y. The developed program is applied to the analysis of the dynamic response of axisymmetric reinforced concrete shell when the wall has initial imperfection. The initial imperfection of 0.0 -5.0, and 5cm and steel ratio 0.3, and 5% are tested for numerical examples. The effects of the wall initial imperfection and steel ratio on the dynamic response of the axisymmetric reinforced concrete shell are analysed, It is shown that the direction of the initial imperfection is very important factors for determining the dynamic response.
In this paper, the algorithm for the static analysis of an axisymmetric cylindrical shell by using the finite element-transfer stiffness coefficient method (FE-TSCM) is suggested. TE-TSCM combining both the modeling procedure of the finite element method (FEM) and the transfer procedure of the transfer stiffness coefficient method (TSCM) has the advantages of FEM and TSCM. After computational programs are made by both FE-TSCM and FEM for the stress analysis of the axisymmetric cylindrical shell, we compare the numerical results by FE-TSCM with those of FEM for two computational models in order to confirm the trust of FE-TSCM.
Geometrically non-linear axisymmetric bending of a shallow spherical shell with a clamped or a simply supported edge under axisymmetric load was investigated numerically. The partial load was introduced by the Heaviside step function, and the solution was obtained by the finite difference and the Newton-Raphson methods. The thickness of the shell was considered to be uniform and the material was assumed to be homogeneous and isotropic. Sensitivity analysis was made for three geometrical parameters. The accuracy of the algorithm was checked by comparing the central deflection, the radial membrane stress at the edge, or the transverse shear force with the solutions of plates and shells in the literature and good agreement was obtained. The main findings of the study can be outlined as follows: (i) If the shell is fully loaded the central deflection of a clamped shell is larger than that of a simply supported shell provided that the shell is not very shallow, (ii) if the shell is partially loaded the central deflection of the shell is sensitive to the parameters of thickness, depth, and partial loading but the influence of the boundary conditions is negligible.
Shell structure are widely used in a variety of engineering application and mathematical solution of shell structures are available only for a few special cases. The solution of shell structure is more complicated when it has such condition as winker foundation, variable thickness and other problem. In this paper, a simple finite element method is presented for the analysis of axisymmetric several types of shell structure subjected to axisymmetric loads and having uniform and varying wall thickness on elastic foundation. The method is based on the analogy with a beam on elastic foundation (BEF), foundation stiffness matrix where the foundation modulus and beam flexural rigidity are replaced by appropriate parameters pertaining to the shell under considerations. The technique is attractive for implementation on a numerical solution by means of a computer program coded in FORTRAN language with a few elements. To demonstrate this fact, it gives good results which compare well with SAP2000.
Two shear-flexible curved axisymmetric shell elements with two nodes, LCCS(linear curvature and constant strain) and CCCS(constant curvature and constant strain) are designed based on the assumed meridional strain fields and shallow shell geometry. At the element level, meridional curvature, membrane strain and shear strain fields are assumed by using polynomials and the displacement fields are obtained by integrating the assumed strain fields along the shallowly curved meridian. The formulated elements have high order displacement fields consistent with the strain field. Several test problems are given to demonstrate the performance of the two elements. Analysis results obtained reveal that the elements are very accurate in the displacement and the stress predictions.
한국농공학회 1999년도 Proceedings of the 1999 Annual Conference The Korean Society of Agricutural Engineers
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pp.200-205
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1999
In this study, a computer program considering iniial imperfectiionof axiymmetric reinforced concrete shell which show plastic deformation by large external loading was developed . Initial imperfection of wall was assumed as 'sine curve' which can be expressed as Wi =W0 sin(n$\pi$/1y). The developed model was applied to the analysis of dynamic response of axisymmetric reinforced concrete shell when it has initial imperfection . The initial imperfection of 0.0, -5.0 and 5 cm and steel ration 0 , 3 and 5% were tested for numerical examples.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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