In this study, the Differential Transform Method (DTM) is employed in order to solve the governing differential equation of a moving Bernoulli-Euler beam with axial force effect and investigate its free flexural vibration characteristics. The free vibration analysis of a moving Bernoulli-Euler beam using DTM has not been investigated by any of the studies in open literature so far. At first, the terms are found directly from the analytical solution of the differential equation that describes the deformations of the cross-section according to Bernoulli-Euler beam theory. After the analytical solution, an efficient and easy mathematical technique called DTM is used to solve the differential equation of the motion. The calculated natural frequencies of the moving beams with various combinations of boundary conditions using DTM are tabulated in several tables and are compared with the results of the analytical solution where a very good agreement is observed.
In this paper, forced vibration differential equations of motion of Euler-Bernoulli beams with different boundary conditions and dynamic loads are solved using differential transform method (DTM), analytical solutions. Then, the modal deflections of these beams are obtained. The calculated modal deflections using DTM are represented in tables and depicted in graphs and compared with the results of the analytical solutions where a very good agreement is observed.
The free vibration analysis of fluid conveying Timoshenko pipeline with different boundary conditions using Differential Transform Method (DTM) and Adomian Decomposition Method (ADM) has not been investigated by any of the studies in open literature so far. Natural frequencies, modes and critical fluid velocity of the pipelines on different supports are analyzed based on Timoshenko model by using DTM and ADM in this study. At first, the governing differential equations of motion of fluid conveying Timoshenko pipeline in free vibration are derived. Parameter for the nondimensionalized multiplication factor for the fluid velocity is incorporated into the equations of motion in order to investigate its effects on the natural frequencies. For solution, the terms are found directly from the analytical solution of the differential equation that describes the deformations of the cross-section according to Timoshenko beam theory. After the analytical solution, the efficient and easy mathematical techniques called DTM and ADM are used to solve the governing differential equations of the motion, respectively. The calculated natural frequencies of fluid conveying Timoshenko pipelines with various combinations of boundary conditions using DTM and ADM are tabulated in several tables and figures and are compared with the results of Analytical Method (ANM) where a very good agreement is observed. Finally, the critical fluid velocities are calculated for different boundary conditions and the first five mode shapes are presented in graphs.
This paper summarizes some research findings that show how the differential transform method (DTM) is used to resolve the Holling-Tanner model. To confirm the application, effectiveness, and correctness of the approach, a comparison between the differential transform method (DTM) and the Adomian decomposition method (ADM) is carried out, and an accurate solution representation in truncated series is discovered. The approximate solution obtain using both techniques and comparison demonstrates same outcome which remains a preferred numerical method for resolving a system of nonlinear differential equations.
Dynamic behaviour of beam carrying masses has attracted attention of many researchers and engineers. Many studies on the analytical solution of beam with concentric tip mass have been published. However, there are limited works on vibration analysis of beam with an eccentric three dimensional object. In this case, bending and torsional deformations of beam are coupled due to the boundary conditions. Analytical solution of equations of motion of the system is complicated and lengthy. Therefore, in this study, Differential Transform Method (DTM) is applied to solve the relevant equations. First, the Timoshenko beam with 3D tip attachment whose centre of gravity is not coincident with beam end point is considered. The beam is assumed to undergo bending in two orthogonal planes and torsional deformation about beam axis. Using Hamilton's principle the equations of motion of the system along with the possible boundary conditions are derived. Later DTM is applied to obtain natural frequencies and mode shapes of the system. According to the relevant literature DTM has not been applied to such a system so far. Moreover, the problem is modelled by Ansys, the well-known finite element method, and impact test is applied to extract experimental modal data. Comparing DTM results with finite element and experimental results it is concluded that the proposed approach produces accurate results.
The vibration analysis of a rotating cantilever beam with tip mass was studied by using DTM(differential transformation method). DTM is one of the numerical methods, for finding series solutions by transforming differential equations to algebraic ones similar with Laplace transform. The advantages of the DTM are that it is easy to understand and is effective in finding numerical solutions. Applying DTM, the natural frequencies of a rotating cantilever beam were obtained taking into consideration the effects of tip mass. Also, convergence study of DTM was performed to decide the number of terms used in eigenvalue problems. Numerical results obtained by DTM show good agreement with those by other methods. As a result, it is expected that DTM can be a useful method in vibration analysis such as that of a rotating cantilever beam with tip mass.
In this study, the free vibration analysis of axially moving beams is investigated according to Reddy-Bickford beam theory (RBT) by using dynamic stiffness method (DSM) and differential transform method (DTM). First of all, the governing differential equations of motion in free vibration are derived by using Hamilton's principle. The nondimensionalised multiplication factors for axial speed and axial tensile force are used to investigate their effects on natural frequencies. The natural frequencies are calculated by solving differential equations using analytical method (ANM). After the ANM solution, the governing equations of motion of axially moving Reddy-Bickford beams are solved by using DTM which is based on Finite Taylor Series. Besides DTM, DSM is used to obtain natural frequencies of moving Reddy-Bickford beams. DSM solution is performed via Wittrick-Williams algorithm. For different boundary conditions, the first three natural frequencies that calculated by using DTM and DSM are tabulated in tables and are compared with the results of ANM where a very good proximity is observed. The first three mode shapes and normalised bending moment diagrams are presented in figures.
The literature regarding the free vibration analysis of Bernoulli-Euler and Timoshenko beams on elastic soil is plenty, but the free vibration analysis of Reddy-Bickford beams on elastic soil with/without axial force effect using the Differential Transform Method (DTM) has not been investigated by any of the studies in open literature so far. In this study, the free vibration analysis of axially loaded Reddy-Bickford beam on elastic soil is carried out by using DTM. The model has six degrees of freedom at the two ends, one transverse displacement and two rotations, and the end forces are a shear force and two end moments in this study. The governing differential equations of motion of the rectangular beam in free vibration are derived using Hamilton's principle and considering rotatory inertia. Parameters for the relative stiffness, stiffness ratio and nondimensionalized multiplication factor for the axial compressive force are incorporated into the equations of motion in order to investigate their effects on the natural frequencies. At first, the terms are found directly from the analytical solutions of the differential equations that describe the deformations of the cross-section according to the high-order theory. After the analytical solution, an efficient and easy mathematical technique called DTM is used to solve the governing differential equations of the motion. The calculated natural frequencies of one end fixed and the other end simply supported Reddy-Bickford beam on elastic soil using DTM are tabulated in several tables and figures and are compared with the results of the analytical solution where a very good agreement is observed and the mode shapes are presented in graphs.
In this work, we successfully extended dimensional differential transform method (DTM), by presenting and proving some new theorems, to solve the non-linear matrix differential Riccati equations(first and second kind of Riccati matrix differential equations). This technique provides a sequence of matrix functions which converges to the exact solution of the problem. Examples show that the method is effective.
Differential transform method (DTM) for free vibration analysis of both ends simply supported beam resting on elastic foundation is suggested. The fourth order partial differential equation for free vibration of the beam resting on elastic foundation subjected to bending moment, shear and axial compressive load is obtained by using Winkler hypothesis and small displacement theory. It is assumed that the material is linear-elastic, and that axial load and modulus of subgrade reaction to be constant. In the analysis, shear and axial load effects are considered. The frequency factors of the beam are calculated by using DTM due to the values of relative stiffness; the results are presented in graphs and tables.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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