• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2000년도 춘계학술대회논문집
• /
• pp.706-711
• /
• 2000

This paper deals with the free vibrations of horizontally curved beams on an elastic foundation. Taking into account the effects of rotatory inertia and shear deformation, the differential equations governing free vibrations of noncircular curved beams resting on Pasternak-type foundations are derived and solved numerically. The lowest three natural frequencies for parabolic curved beams with hinged-hinged and clamped-clamped end restraints are calculated. Numerical results are presented to show the effects on the natural frequencies of the non-dimensional system parameters: the horizontal rise to span length ratio, the Winkler foundation parameter, the shear foundation parameter, and the width ratio of contact area between the beam and foundation.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제61권2호
• /
• pp.209-220
• /
• 2017

The purpose of this paper is to study the geometrically nonlinear free vibration of functionally graded nano/micro beams (FGNBs) based on the modified couple stress theory. For practical applications, some analytical expressions of nonlinear frequencies for FGNBs on a nonlinear Pasternak foundation are developed. Hamilton's principle is employed to obtain nonlinear governing differential equations in the context of both Euler-Bernoulli and Timoshenko beam theories for a comprehensive investigation. The modified continuum theory contains one material length scale parameter to capture the size effect. The variation of two-constituent material along the thickness is modeled using Reddy's power-law. Also, the Mori-Tanaka method as an accurate homogenization technique is implemented to estimate the effective material properties of the FGNBs. The results are presented for both hinged-hinged and clamped-clamped boundary conditions. The nonlinear partial differential equations are reduced to ordinary differential equations using Galerkin method and then the powerful method of homotopy analysis is utilized to obtain the semi-analytical solutions. Eventually, the presented analytical expressions are used to examine the influences of the length scale parameter, material gradient index, and elastic foundation on the nonlinear free vibration of FGNBs.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제13권4호
• /
• pp.427-436
• /
• 2000

이 논문은 불규칙 가진력을 받는 회전-고정보의 비선형 응답특성을 나타낸다. 불규칙 가진력은 두 번째 고유모드의 절점과 최대변위점에 가했다. 비선형 편미분 방정식과 경계조건으로 표현되는 이 문제를 Galerkin의 방법을 이용하여 연립 비선형 상미분방정식으로 변환하였다. 이 상미분방정식으로부터 Fokker-Planck방정식과 모멘트 방정식을 얻은 후 Gaussian closure 방법 및 non-Gaussian closure 방법을 이용하여 3 모드 근사시 각각 27개 및 209개의 자율 상미분방정식을 구하였다. Gaussian closure 방법과 non-Gaussian closure 방법으로 2 모드 및 3 모드 근사해석을 수행하였고 해석적 결과들은 Monte Carlo 시뮬레이션 결과와 비교되었다. 해석결과 2 모드 근사해와 3 모드 근사해가 거의 일치하였고 2 모드 내부공진만 고려하여도 해석결과에 별 영향을 주지 않는다는 것을 알 수 있다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제11권3호
• /
• pp.37-46
• /
• 1991

이 논문(論文)은 변단면(變斷面) 보의 자유진동(自由振動)을 해석한 연구(硏究)이다. 보의 기하학적(幾何學的) 형상(形狀)은 보의 단면(斷面)이 직선적으로 변하는 변단면(變斷面) 보(tapered beam)를 택하였으며 균일폭 변화높이의 구형단면(矩形斷面), 균일(均一)높이 변화폭(變化幅)의 구형단면(矩形斷面), 정방형단면(正方形斷面) 또는 원형단면(圓形斷面)의 3가지 단면형상(斷面形狀)을 고려하였다. 보의 동적(動的) 평형방정식(平衡方程式)을 이용하여 변단면(變斷面) 보의 자유진동(自由振動)을 지배하는 미분방정식(微分方程式)을 유도하고, 이를 수치해석 기법인 Runge-Kutta method와 행렬(行列)값 탐사법(探査法)을 이용하여 고유진동수(固有振動數)와 진동형(振動形)을 산출할 수 있는 수치해석 기법을 개발하였다. 또한 타(他) 문헌(文獻)의 결과와 본 연구의 결과를 비교하여 본 연구방법의 타당성을 입증하였다. 실제의 수치해석 예는 힌지-힌지, 힌지-고정, 고정-고정, 자유-고정의 4가지 단부조건(端部條件)에 대하여 수치해석하였다. 수치해석의 결과로 $C_i-d_b/d_a$의 관계를 도시(圖示)하였고, 단부조건(端部條件)과 단면형상(斷面形狀)이 무차원 고유진동수에 미치는 영향을 분석하였다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제49권6호
• /
• pp.603-614
• /
• 2023

In this paper, frequency analysis of curved functionally graded (FG) nanobeam by consideration of deepness effect has been studied. Differential transform method (DTM) has been used to obtain frequency responses. The nonlocal theory of Eringen has been applied to consider nanoscales. Material properties are supposed to vary in radial direction according to power-law distribution. Differential equations and related boundary conditions have been derived using Hamilton's principle. Finally, by consideration of nonlocal theory, the governing equations have been derived. Natural frequencies have been obtained using semi analytical method (DTM) for different boundary conditions. In order to study the effect of deepness, the deepness term is considered in strain field. The effects of the gradient index, radius of curvature, the aspect ratio, the nonlocal parameter and interaction of aforementioned parameters on frequency value for different boundary conditions such as clamped-clamped (C-C), clamped-hinged (C-H), and clamped-free (C-F) have been investigated. In addition, the obtained results are compared with the results in previous literature in order to validate present study, a good agreement was observed in the present results.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제13권4호
• /
• pp.251-258
• /
• 1993

이 논문은 Winkler형 지반위에 놓인 보-기둥의 자유진동 및 좌굴하중 해석에 관한 연구이다. 축하중을 받는 탄성지반위에 놓인 보-기둥이 자유진동할 때 보-기둥 미소요소에 작용하는 힘들의 동적평형방정식으로부터 지배 미분방정식을 유도하였으며, 물리적인 특성관계를 이용하여 탄성지반위에 놓인 보-기둥의 좌굴을 지배하는 미분방정식을 직접 유동하였다. 유도된 미분방정식은 수치해석기법인 Runge-Kutta method와 행렬값 탐사법을 이용하여 해석하였다. 실제의 수치예에서는 양단회전 및 양단고정의 단부조건에 대하여 수치해석하였다. 수치해석의 결과로 무차원 고유진동수와 지반탄성계수 관계, 무차원 좌굴하중과 지반탄성계수 관계 및 축하중과 무차원 고유진동수 관계를 그림에 나타내었으며, 탄성지지구간의 변화에 따른 고유진동수 및 좌굴하중 변화를 고찰하였다. 또한 3구간으로 나누어지는 비균질 지반위에 놓인 보-기둥의 축하중과 고유진동수 관계를 고찰하였으며 이에 대한 진동형을 그림에 나타내었다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제15권6호
• /
• pp.1897-1907
• /
• 1991

본 연구에서는 세 모드 사이의 내부공진을 고려하여 강제진동 중인 보의 비선 형 해석을 다루고자 한다. 이 문제에 관심을 갖게 된 동기는 "연속계의 비선형해석 에서 더 많은 모드를 포함시키면 어떤 결과를 낳게 될 것인가\ulcorner" 라는 질문에서 생겨난 것이다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제16권9호
• /
• pp.1711-1721
• /
• 1992

본 연구에서는 Nayfeh등과 이원경과 소강영은 조화가진하의 핀과 꺽쇠로 고정 된 보(hinged-clamped beam)의 강제 진동 해석을 통하여 점근적으로 안정한 정상상태 응답이 둘 이상 존재할 수 있음을 알게 되었다. 본 연구에서는 이 경우에 접근적으 로 안정한두 정상상태 응답을 구하고 이들 안정한 해로 각각 흡인되는 초기조건들의 집합인 흡인영역을 보간사상법(interpolated mapping method)과 직접 수치적분에 의해 구한 후 서로 비교하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.11-16
• /
• 2002

The differential equations governing free vibrations of the elastic, horizontally curved beams with unsymmetric axis are derived in Cartesian coordinates rather than in polar coordinates, in which the effect of torsional inertia is included. Frequencies are computed numerically for the sinusoidal curved beams with both clamped ends and both hinged ends. Comparisons of natural frequencies between this study and SAP 2000 are made to validate theories and numerical methods developed herein. The convergent efficiency is highly improved under the newly derived differential equations in Cartesian coordinates. The lowest four natural frequency parameters are reported, with and without torsional inertia, as functions of three non-dimensional system parameters: the horizontal rise to chord length ratio, the span length to chord length ratio, and the slenderness ratio.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제18권2호
• /
• pp.355-374
• /
• 2016

This paper presents and compares a one-dimensional (1D) bending theory for piezoelectric thin beam-type structures with resistive-inductive electrodes to ANSYS$^{(R)}$ three-dimensional (3D) finite element (FE) analysis. In particular, the lateral deflections and vibrations of slender piezoelectric beams are considered. The peculiarity of the piezoelectric beam model is the modeling of electrodes in such a manner that is does not fulfill the equipotential area condition. The case of ideal, perfectly conductive electrodes is a special case of our 1D model. Two-coupled partial differential equations are obtained for the lateral deflection and for the voltage distribution along the electrodes: the first one is an extended Bernoulli-Euler beam equation (second-order in time, forth order in space) and the second one the so-called Telegrapher's equation (second-order in time and space). Analytical results of our theory are validated by 3D electromechanically coupled FE simulations with ANSYS$^{(R)}$. A clamped-hinged beam is considered with various types of electrodes for the piezoelectric layers, which can be either resistive and/or inductive. A natural frequency analysis as well as quasi-static and dynamic simulations are performed. A good agreement between the extended beam theory and the FE results is found. Finally, the practical relevance of this type of electrodes is shown. It is found that the damping capability of properly tuned resistive or resistive-inductive electrodes exceeds the damping performance of beams, where the electrodes are simply linked to an optimized impedance.