Kunbar, Laith A. Hassan;Hamad, Luay Badr;Ahmed, Ridha A.;Faleh, Nadhim M.
Smart Structures and Systems
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제25권5호
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pp.619-630
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2020
This paper studies nonlinear free vibration characteristics of nonlocal magneto-electro-elastic (MEE) nanobeams resting on nonlinear elastic substrate having geometrical imperfection by considering piezoelectric reinforcement scheme. The piezoelectric reinforcement can cause an enhanced vibration behavior of smart nanobeams under magnetic field. All of previously reported studies on MEE nanobeams ignore the influences of geometric imperfections which are very substantial due to the reason that a nanobeam cannot be always perfect. Nonlinear governing equations of a smart nanobeam are derived based on classical beam theory and an analytical trend is provided to obtained nonlinear vibration frequency. This research shows that changing the volume fraction of piezoelectric constituent in the material has a great influence on vibration behavior of smart nanobeam under electric and magnetic fields. Also, it can be seen that nonlinear vibration behaviors of smart nanobeam are dependent on the magnitude of exerted electric voltage, magnetic potential, hardening elastic foundation and geometrical imperfection.
This paper describes the tribological effects on the nonlinear behavior of a spur gear pair with one-way clutch according to the direct contact elastic deformation model over a wide range of speeds, considering the hydrodynamic effects. The effects of various lubrication parameters, such as viscosity, film width, and friction, on the nonlinear dynamic behavior were analyzed. Forces due to the entraining velocity and the hydrodynamic friction were about two orders smaller than normal forces over the whole speed range. While the viscosity has a strong effect on the behavior of gear pair systems, friction has very little effect on torsional behavior. The inclusion of the hydrodynamic effect facilitates nonlinearity by increasing the overlap and damping, as well as decreasing elastic deformation and tooth reaction forces.
The semi-analytical method to study the nonlinear dynamic behavior of simply supported spiral stiffened functionally graded (FG) cylindrical shells subjected to an axial compression is presented. The FG shell is surrounded by damping and linear/nonlinear elastic foundation. The proposed linear model is based on the two-parameter elastic foundation (Winkler and Pasternak). A three-parameter elastic foundation with hardening/softening cubic nonlinearity is used for nonlinear model. The material properties of the shell and stiffeners are assumed to be FG. Based on the classical plate theory of shells and von $K{\acute{a}}rm{\acute{a}}n$ nonlinear equations, smeared stiffeners technique and Galerkin method, this paper solves the nonlinear vibration problem. The fourth order Runge-Kutta method is used to find the nonlinear dynamic responses. Results are given to consider effects of spiral stiffeners with various angles, elastic foundation and damping coefficients on the nonlinear dynamic response of spiral stiffened simply supported FG cylindrical shells.
In the present manuscript, geometrically nonlinear free vibration analysis of thin laminated plates resting on non-linear elastic foundations is investigated. Winkler-Pasternak type foundation model is used. Governing equations of motions are obtained using the von Karman type nonlinear theory. The method of discrete singular convolution is used to obtain the discretised equations of motion of plates. The effects of plate geometry, boundary conditions, material properties and foundation parameters on nonlinear vibration behavior of plates are presented.
This is the first attempt to consider the nonlinear bending analysis of porous functionally graded (FG) thick annular and circular nanoplates resting on Kerr foundation. The size effects are captured based on modified couple stress theory (MCST). The material properties of the porous FG nanostructure are assumed to vary smoothly through the thickness according to a power law distribution of the volume fraction of the constituent materials. The elastic medium is modeled by Kerr elastic foundation which consists of two spring layers and one shear layer. The governing equations are extracted based on Hamilton's principle and two variables refined plate theory. Utilizing generalized differential quadrature method (GDQM), the nonlinear static behavior of the nanostructure is obtained under different boundary conditions. The effects of various parameters such as material length scale parameter, boundary conditions, and geometrical parameters of the nanoplate, elastic medium constants, porosity and FG index are shown on the nonlinear deflection of the annular and circular nanoplates. The results indicate that with increasing the material length scale parameter, the nonlinear deflection is decreased. In addition, the dimensionless nonlinear deflection of the porous annular nanoplate is diminished with the increase of porosity parameter. It is hoped that the present work may provide a benchmark in the study of nonlinear static behavior of porous nanoplates.
The purpose of the present work was to study the dynamic instability of a three-layered, symmetric sandwich beam subjected to a periodic axial load resting on nonlinear elastic foundation. A higher-order theory was used for analysis of sandwich beams with soft core on elastic foundations. In the higher-order theory, the Reddy's third-order theory was used for the face sheets and quadratic and cubic functions were assumed for transverse and in-plane displacements of the core, respectively. The elastic foundation was modeled as nonlinear's type. The dynamic instability regions and free vibration were investigated for simply supported conditions by Bolotin's method. The results showed that the responses of the dynamic instability of the system were influenced by the excitation frequency, the coefficients of foundation, the core thickness, the dynamic and static load factor. Comparison of the present results with the published results in the literature for the special case confirmed the accuracy of the proposed theory.
In this study simply supported nonlinear Euler-Bernoulli beams resting on linear elastic foundation and subjected to the axial loads is investigated. A new kind of analytical technique for a non-linear problem called He's Energy Balance Method (EBM) is used to obtain the analytical solution for non-linear vibration behavior of the problem. Analytical expressions for geometrically non-linear vibration of Euler-Bernoulli beams resting on linear elastic foundation and subjected to the axial loads are provided. The effect of vibration amplitude on the non-linear frequency and buckling load is discussed. The variation of different parameter to the nonlinear frequency is considered completely in this study. The nonlinear vibration equation is analyzed numerically using Runge-Kutta $4^{th}$ technique. Comparison of Energy Balance Method (EBM) with Runge-Kutta $4^{th}$ leads to highly accurate solutions.
In this paper, nonlinear partial differential equations of motion for a hybrid composite plate subjected to initial stresses on elastic foundations are established to investigate its nonlinear vibration behavior. Pasternak foundation and Winkler foundations are used to represent the plate-foundation interaction. The initial stress is taken to be a combination of pure bending stress plus an extensional stress in the example problems. The governing equations of motion are reduced to the time-dependent ordinary differential equations by the Galerkin's method. Then, the Runge-Kutta method is used to evaluate the nonlinear vibration frequency and frequency ratio of hybrid composite plates. The nonlinear vibration behavior is affected by foundation stiffness, initial stress, vibration amplitude and the thickness ratio of layer. The effects of various parameters on the nonlinear vibration of hybrid laminated plate are investigated and discussed.
Mirjavadi, Sayed Sajad;Bayani, Hassan;Khoshtinat, Navid;Forsat, Masoud;Barati, Mohammad Reza;Hamouda, A.M.S
Smart Structures and Systems
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제26권5호
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pp.631-640
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2020
In this paper, nonlinear vibration behaviors of multi-phase Magneto-Electro-Elastic (MEE) doubly-curved nanoshells have been studied employing Jacobi elliptic function method. The doubly-curved nanoshell has been modeled by using nonlocal elasticity and classic shell theory. An exact estimation of nonlinear vibrational behavior of smart doubly-curved nanoshell has been obtained via Jacobi elliptic function method. This method can incorporate the influences of higher order harmonics leading to an exact estimation of nonlinear vibration frequency. It will be indicated that nonlinear vibrational frequency of doubly-curved nanoshell relies on nonlocal effect, material composition, curvature radius, center deflection and electro-magnetic field.
The applicability of a novel incremental-iterative technique with 2D differential/integral quadrature method (DIQM) in analyzing the nonlinear behavior of Bi-directional functionally graded (BDFG) porous plate based on neutral surface is verified in the present works. A formulation of four variables high shear deformation theory is used to describe the kinematic relations with respect to neutral surface rather than mid-plane. Bi-directional material distributions are presented by power functions through both thickness and axial directions. Porosities and voids are distributed by different cosine functions. The large deformations are included within the sense of nonlinear von Kármán strains. The integro-differential equilibrium equations with associated modified boundary conditions are solved numerically and iteratively by using 2D DIQM. Model validations and parametric analysis are depicted to present the influence of neutral axis, nonlinear strains, gradation indices, elastic foundations, and modified boundary conditions on the static deflection in addition to normal and shear stresses. The proposed model is effective in analyzing the static behavior of many real applications in nuclear reactors, marine and aerospace structures with large deformations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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