In the present investigation, thermal buckling and free vibration characteristics of functionally graded (FG) Timoshenko nanobeams subjected to nonlinear thermal loading are carried out by presenting a Navier type solution. The thermal load is assumed to be nonlinear distribution through the thickness of FG nanobeam. Thermo-mechanical properties of FG nanobeam are supposed to vary smoothly and continuously throughout the thickness based on power-law model and the material properties are assumed to be temperature-dependent. Eringen's nonlocal elasticity theory is exploited to describe the size dependency of nanobeam. Using Hamilton's principle, the nonlocal equations of motion together with corresponding boundary conditions based on Timoshenko beam theory are obtained for the thermal buckling and vibration analysis of graded nanobeams including size effect. Moreover, in following a parametric study is accompanied to examine the effects of the several parameters such as nonlocal parameter, thermal effect, power law index and aspect ratio on the critical buckling temperatures and natural frequencies of the size-dependent FG nanobeams in detail. According to the numerical results, it is revealed that the proposed modeling can provide accurate frequency results of the FG nanobeams as compared some cases in the literature. Also, it is found that the small scale effects and nonlinear thermal loading have a significant effect on thermal stability and vibration characteristics of FG nanobeams.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.20
no.9
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pp.805-815
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2010
This paper studies the influence of internal moving fluid and flow-induced structural instability of multi-wall carbon nanotubes conveying fluid. Detailed results are demonstrated for the variation of natural frequencies with flow velocity, and the flow-induced divergence and flutter instability characteristics of multi-wall carbon nanotubes conveying fluid and modelled as a thin-walled beam are investigated. Effects of various boundary conditions, Van der Waals forces, and non-classical transverse shear and rotary inertia are incorporated in this study. The governing equations and three different boundary conditions are derived through Hamilton's principle. Numerical analysis is performed by using extended Galerkin's method which enables us to obtain more exact solutions compared with conventional Galerkin's method. This paper also presents the comparison between the characteristics of single-wall and multi-wall carbon nanotubes considering the effect of van der Waals forces. Variations of critical flow velocity for different boundary conditions of two-wall carbon nanotubes are investigated and pertinent conclusion is outlined.
This paper presents the non-destructive evaluation of a high-speed railway bridge using train-induced strain responses. Based on the train-track-bridge interaction analysis, the strain responses of a high-speed railway bridge under moving trains with different operation status could be calculated. The train induced strain responses could be divided into two parts: the force vibration stage and the free vibration stage. The strain-displacement relationship is analysed and used for deriving critical displacements from theoretical stain measurements at a forced vibration stage. The derived displacements would be suitable for the condition assessment of the bridge through design specifications defined indexes and would show certain limits to the practical application. Thus, the damage identification of high-speed railways, such as the stiffness degradation location, needs to be done by comparing the measured strain response under moving trains in different states because the vehicle types of high-speed railway are relatively clear and definite. The monitored strain responses at the free vibration stage, after trains pass through the bridge, would be used for identifying the strain modes. The relationship between and the degradation degree and the strain mode shapes shows certain rules for the widely used simply supported beam bridges. The numerical simulation proves simple and effective for the proposed method to locate and quantify the stiffness degradation.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.16
no.6
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pp.141-147
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1999
Optical disk technology with a laser beam for data recording and retrieval is one of the most promising route for high density information storage in multimedia era. As the storage density and data transfer rates are increased, mechanical issues, mainly noise and vibration, become critical. Rubber materials are extensively used in various machine design application, mainly for vibration/shock/noise control devices. Over the years an enormous effort has been put into developing procedures to provide properties of rubber components with complex shape and under pre-deformed state. In this paper, non-linear large deformations of a rubber mount for optical disk drive were investigated using the finite element method. A tension test of rubber material was performed, to calculate a strain energy function. According to the pre-deformed state, the variation of rubber mount stiffness were calculated and the reliability of numerical results were checked by compared with the measuring the deflection values. Also, the effects of the pre-deformed rubber mount on the system dynamic characteristics were investigated and the relation between the static stiffness variation of rubber mount and the natural frequence variation of system was discussed.
Junyong Zhou;Zunian Zhou;Liwen Zhang;Junping Zhang;Xuefei Shi
Computers and Concrete
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v.32
no.4
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pp.411-423
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2023
The rapid development of road transport has increased the number of bridges that require widening. A critical issue in the construction of bridge widening is the influence of vibrations of the old bridge on the casting of wet joint concrete between the old and new bridges owing to the running traffic. Typically, the bridge is closed to traffic during the pouring of wet joint concrete, which negatively affects the existing transportation network. In this study, a newly developed microscopic traffic load modeling approach and the vehicle-bridge interaction theory are incorporated to develop a refined numerical framework for the analysis of random traffic-bridge coupled dynamics. This framework was used to investigate traffic-induced vibrations at the wet joint of a widened bridge. Based on an experimental study on the vibration resistance of wet joint concrete, traffic control strategies were proposed to ensure the construction performance of cast-in-site wet joint concrete under random traffic without interruption. The results show that the vibration displacement and frequency of the old bridge, estimated by the proposed framework, were comparable with those obtained from field measurements. Based on the target peak particle velocity and vibration amplitude of the wet joint concrete, it was found that traffic control measures, such as limiting vehicle gross weight and limiting traffic volume by closing an additional traffic lane, could ensure the construction performance of the wet joint concrete.
Kim, Dong-Man;Kim, Dong-Hyun;Kim, Yo-Han;Kim, Su-Hyun
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2009.04a
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pp.78-83
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2009
In this study, computer applied engineering (CAE) techniques are fully used to conduct structural and dynamic analyses of a whole huge wind turbine system including composite blades, tower and nacelle. For this study, computational fluid dynamics (CFD) is used to predict aerodynamic loads of the rotating wind-turbine blade model. Multi-body dynamic structural analyses are conducted based on the non-linear finite element method (FEM) by using super-element method for composite laminates blade. Three-dimensional finite element model of a wind turbine system is constructed including power train(main shaft, gear box, coupling, generator), bedplate and tower. The results for multi-body dynamic simulations on the wind turbine's critical operating conditions are presented in detail.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.05a
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pp.189-194
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2004
As a disk drive becomes widely used in portable environments, one of the important requirements is durability under severe environmental condition, especially, resistance to mechanical shock. An important challenge in the disk recording is to improve disk drive robustness in shock environments. If the system comes In contact with outer shock disturbance, the system gets critical damage in head-gimbal assembly or disk. This paper describes analysis of a HGA(head-gimbal assembly) in micro MO drives to shock loading during both non-operating state and operating state. A finite element model which consists of the disk, suspension, slider and air bearing was used to find structural response of micro MO drives. In the operational case. the air bearing is approximated with four linear elastic springs. The commercially available finite element solver, ANSYS/LS-DYNA, is used to simulate the shock response of the HGA in micro MO drives. In this paper, the mechanical robustness of the suspension is simuiated considering the shock responses of the HGA.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2000.06a
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pp.695-700
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2000
The dynamic stability of spinning beam with free boundary conditions for both edges subjected to a tip follower force $P_0+P_1cos{\Omega}t$ is analyzed. It is studied that the beam has a concentrated mass. and then the effects of the axial locations of the mass are studied. The beam is modelled with the Timoshenko type shear deformations. The Hamilton's principle is used to derive the equations of motion, and the critical spinning speed of a beam subjected to a follower force with various non-dimensional parameters is investigated. The finite elements are used with $C^0$ continuity to analyze the spinning beam model, and the method of multiple scales is tried to investigate the dynamic instability regions. The governing equations of motion involve periodic coefficients, which are not in the form of standard Mathieu-Hill equations. The result shows that the concentrated mass increases the dynamic stability of the spinning free-free beam subjected to a thrust.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2003.11a
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pp.270-275
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2003
The nonlinear dynamic characteristic of a straight tube conveying fluid with constraints and an attached mass on the tube is examined in this study. An experimental apparatus composed of an elastomer tube conveying water which has an attached mass and constraints is made and comparisons are done between the theoretical results from non-linear equation of motion of piping system and experimental results. And the results show that the tube is destabilized as the mass of the attached mass increases, and stabilized as the position of the attached mass close to the fixed end. In case of a small end-mass, the system shows rich and different types of periodic solutions. For a constant end-mass, the system undergoes a series of bifurcations after the first Hopf bifurcation, as the flow velocity increases, which causes chaotic motion of the tube eventually.
This work is concerned with transverse vibrations of axially traveling nanobeams including strain gradient and thermal effects. The strain gradient elasticity theory and the temperature field are taken into consideration. A new higher-order differential equation of motion is derived from the variational principle and the corresponding higher-order non-classical boundary conditions including simple, clamped, cantilevered supports and their higher-order "offspring" are established. Effects of strain gradient nanoscale parameter, temperature change, shape parameter and axial traction on the natural frequencies are presented and discussed through some numerical examples. It is concluded that the factors mentioned above significantly influence the dynamic behaviors of an axially traveling nanobeam. In particular, the strain gradient effect tends to induce higher vibration frequencies as compared to an axially traveling macro beams based on the classical vibration theory without strain gradient effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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