Mohammad Mahdi Navardi;Hossein Shahverdi;Vahid Khalafi
Steel and Composite Structures
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v.52
no.5
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pp.515-524
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2024
The principal goal of the present study is to examine the aeroelastic analysis of cylindrical laminated shells with curvilinear fibers. To attain this objective, the equations of motion are firstly extracted according to the first-order shear deformation theory (FSDT). The linear piston theory is then implemented to estimate aerodynamic loads for various airflow angles over the cylindrical shell area, providing the aeroelastic equations. The well-known isogeometric analysis based on the NURBS basis functions is subsequently developed to discretize the aeroelastic equations of the considered problem. Finally, by writing the resultant equations in the standard form of an eigenvalue problem, the panel flutter analysis of a cylindrical variable stiffness composite laminated (VSCL) shell will be carried out. The comparison and validation of achieved results with the results of references mentioned in the literature are made to demonstrate the accurateness of the present formulation. Also, the influence of various parameters, including the airflow angle, fiber path orientation, radius of curvature, and converting symmetric lay-up to unsymmetrical lay-up on the flutter threshold is studied.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.12
no.5
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pp.88-93
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2003
Buckling behavior of stiffened laminated composite cylindrical panel was studied using linear and nonlinear deformation theory. Various buckling load factors are obtained for stiffened laminated composite cylindrical panels with rectangular type longitudinal stiffeners and various longitudinal length to radius ratio, which made from Carbon/Epoxy USN150 prepreg and are simply-supported on four edges under uniaxial compression. Buckling behavior design analyses are carried out by the nonlinear search optimizer, ADS.
The aim of this study is to investigate the impact behavior and impact-induced damage of sandwich composites made of E-glass/epoxy face sheets and PVC foam. The studies were carried out on square flat and curved sandwich panels with two different radius of curvatures. Impact tests were performed under impact energies of 10 J, 25 J and 80 J using an instrumented drop-weight machine. Contact force and displacement versus time and contact force- displacement graphs of sandwich panels were presented to determine the panel response. Through these graphs, the energy absorbing capacity of the sandwich panels was determined. The impact responses and failure modes of flat and curved sandwich panels were compared and the effect of curvature on sandwich composite panel was demonstrated. Testing has shown that the maximum contact force decrease while displacement increases with increasing of panel curvature and curved panels exhibits mixed failure mode, with cylindrical and cone cracking.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2005.11a
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pp.272-275
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2005
The postbuckling analysis of composite curved panels subjected to lateral loading was conducted by a nonlinear finite clement program, ACOS. Two kinds of graphite/epoxy composite materials, URN300 and USN 125 were tested to verify the finite element analysis. High stiffness composite material, URN300 curved panels showed the critical failure prior to initial buckling. On the contrary USN 125 curved panels showd no severe damage after snap-through. In both panels, the finite element and experimental results showed good agreement.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2000.04a
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pp.1-4
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2000
This paper addresses a modified arc-length method for the nonlinear finite element analysis of a structure which is loaded in incremental and fixed forces, simultaneously. The main idea of the method is to separate the displacement term by the constant force from that by the incremental force. As the illustrative examples of the applicability of the present algorithm, a parametric study is performed on the nonlinear buckling behavior of composite cylindrical panels under the combined load of the incremented compression and the constant lateral pressure.
Elasticity solutions to the boundary-value problems of dynamic response under transverse asymmetric load of cross-ply shallow cylindrical panels are presented. The shell panel is simply supported along all four sides and has finite length. The highly coupled partial differential equations are reduced to ordinary differential equations with constant coefficients by means of trigonometric function expansion in the circumferential and axial directions. The resulting ordinary differential equations are solved by Galerkin finite element method. Numerical examples are presented for two (0/90 deg.) and three (0/90/0 deg.) laminations under dynamic loading.
Swaging technique is frequently used to stiffen thin panels for reducing the vibration levels of the machine or vehicle structure. Because the internal constraints imposed by swages can distort the mode shapes of panels, they affect the sound radiation characteristics. In this paper, the radiated sound field generated by the idealized and baffled finite swaged panel is studied, in which the curved swage section is modeled as an incomplete cylindrical shell. The modal radiation efficiencies are predicted using the transfer matrix concept and compared with those of flat panels. It is observed that the radiation efficiencies of the swaged vibrational modes can increase slightly for frequencies below the critical frequency, while increase of radiation efficiency depends on the mode shapes and other related structural parameters.
Zhao, Li-Cai;Chen, Shi-Shuenn;Khajehzadeh, Mohammad;Yousif, Mariwan Araz;Tahouneh, Vahid
Steel and Composite Structures
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v.43
no.1
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pp.91-106
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2022
This paper has focused on presenting a three dimensional theory of elasticity for free vibration of 3D-graphene foam reinforced polymer matrix composites (GrF-PMC) cylindrical panels resting on two-parameter elastic foundations. The elastic foundation is considered as a Pasternak model with adding a Shear layer to the Winkler model. The porous graphene foams possessing 3D scaffold structures have been introduced into polymers for enhancing the overall stiffness of the composite structure. Also, 3D graphene foams can distribute uniformly or non-uniformly in the shell thickness direction. The effective Young's modulus, mass density and Poisson's ratio are predicted by the rule of mixture. Three complicated equations of motion for the panel under consideration are semi-analytically solved by using 2-D differential quadrature method. The fast rate of convergence and accuracy of the method are investigated through the different solved examples. Because of using two-dimensional generalized differential quadrature method, the present approach makes possible vibration analysis of cylindrical panels with two opposite axial edges simply supported and arbitrary boundary at the curved edges. It is explicated that 3D-GrF skeleton type and weight fraction can significantly affect the vibrational characteristics of GrF-PMC panel resting on two-parameter elastic foundations.
For the first time, an accurate analytical solution, based on coupled three-dimensional (3D) piezoelasticity equations, is presented for free vibration analysis of the angle-ply elastic and piezoelectric flat laminated panels under arbitrary boundary conditions. The present analytical solution is applicable to composite, sandwich and hybrid panels having arbitrary angle-ply lay-up, material properties, and boundary conditions. The modified Hamiltons principle approach has been applied to derive the weak form of governing equations where stresses, displacements, electric potential, and electric displacement field variables are considered as primary variables. Thereafter, multi-term multi-field extended Kantorovich approach (MMEKM) is employed to transform the governing equation into two sets of algebraic-ordinary differential equations (ODEs), one along in-plane (x) and other along the thickness (z) direction, respectively. These ODEs are solved in closed-form manner, which ensures the same order of accuracy for all the variables (stresses, displacements, and electric variables) by satisfying the boundary and continuity equations in exact manners. A robust algorithm is developed for extracting the natural frequencies and mode shapes. The numerical results are reported for various configurations such as elastic panels, sandwich panels and piezoelectric panels under different sets of boundary conditions. The effect of ply-angle and thickness to span ratio (s) on the dynamic behavior of the panels are also investigated. The presented 3D analytical solution will be helpful in the assessment of various 1D theories and numerical methods.
This paper presents stacking sequence optimization of laminated angle-ply cylindrical panel based on natural frequency. Finite element method (FEM) is used to obtain the vibration characteristic of an anisotropic panel using the first order shear deformation theory(FSDT) and genetic algorithm (GA) is used to obtain the optimal stacking sequence of the layers. Cylindrical panel has finite length and arbitrary boundary conditions. The thicknesses of the layers are assumed constant and their angles are specified as design variables. The effect of the number of plies and boundary conditions in the fitness function is considered. Numerical examples are presented for four, six and eight layered anisotropic cylindrical panels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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