Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Natural frequencies of axisymmetric vibrations of thin hyperbolic circular plates with clamped edges

Jaroszewicz J.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2017

|

Vol. 22, no. 2

451--457

EN

A free vibration analysis of homogeneous and isotropic circular thin plates with nonlinear thickness variation and clamped edges is considered. The limited independent solutions of differential Euler equation were expanded in the power series based on the properties of integral equations. The analytical frequency equations as power series were obtained using the method of successive approximations.

2

Experimental verification of theoretical calculations of the natural frequencies of axisymmetric vibrations of thin circular plates clamped at the edge

Jaroszewicz J.

Aparatura Badawcza i Dydaktyczna

|

2017

|

T. 22, nr 1

4--11

EN

The paper presents an overview of methods of measuring the frequency of vibration. Harmonic or random excitations are commonly used methods for this purpose. The classic method of harmonic excitation involves the use of sinusoidally variable, frequency-modulated excitation. In the case of study of structural dynamics, a special significance deserves to be attached to the shock pulse method (SPM), in which short shocks function as a way of excitation of vibration, and the fact that this method does not require the use of complex measurement systems is one of its obvious advantages. The paper demonstrates that when measuring frequency of vibrations of thin plates and membranes with piezoelectric sensors, disregarding the influence of their weight, which may comprise from 0.05 to 0.03 in relation of weight of the plate, may result in considerable errors in the method, in the range of 5-10%. In such cases, negative approximations should be considered whose values in this study were calculated using analytical method of influence function and a numerical method of finite elements (FEM).

PL

W pracy przedstawiono przegląd metod pomiaru częstości drgań. Powszechnie stosuje się metody wymuszenia harmonicznego lub losowego. Klasyczna metoda wymuszenia harmonicznego polega na stosowaniu sinusoidalnie zmiennego wymuszenia z modulowaną częstotliwością. W przypadku badania dynamiki konstrukcji na szczególną uwagę zasługuje metoda impulsowa, w której jako wymuszenie drgań stosuje się krótkotrwały udar. Jej niewątpliwą zaletą jest to, że nie wymaga ona stosowania złożonych układów pomiarowych. Uzasadniono, że w przypadku pomiaru częstości drgań cienkich płyt i membran czujnikami piezoelektrycznymi nieuwzględnienie wpływu ich masy, która może stanowić od 0,05 do 0,03 w stosunku do masy płyty, prowadzi do znacznych błędów metody, w granicach 5-10%. W takich przypadkach należy uwzględnić poprawki ujemne, które w niniejszej pracy zostały obliczone metodą analityczną funkcji wpływu oraz numeryczną elementów skończonych.

3

The general formula for calculation of fundamental frequency of axisymmetric vibrations of circular plates with linearly variable thickness

Jaroszewicz J., Radziszewski L.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2016

|

nr 19(4)

401--410

EN

This work has derived the general formula, sufficiently precise for engineering calculations of base frequency of axisymmetric free vibrations of uniform, circular diaphragm type plates clamped at the edge with linearly variable thickness. To solve the boundary problem, the Cauchy’s function method and characteristic series have been applied. The above formula has been derived on the basis of Dunkerley’s formula which is based on the first major term of the characteristic series and results in the simplest, lower bound estimator. The analysis of the formula shows that the base frequency coefficient for diaphragm plates clamped at the edge depends to only a small extent on the Poisson’s ratio, and therefore it may be averaged in the case of construction materials. Comparison of the calculations results of the simplest lower bound estimators for the base frequency obtained by using proposed method, with the results known from the literature as precise solutions, including Conway method, confirmed the high accuracy of the proposed method.

4

Green’s function approach to frequency analysis of thin circular plates

Żur K. K.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2016

|

Vol. 64, nr 1

181--188

EN

The free vibration analysis of homogeneous and isotropic circular thin plates by using the Green’s functions is considered. The formulae for construction of the influence function for all nodal diameters are presented in a closed form. The limited independent solutions of differential Euler equations were expanded in the Neumann power series using the method of successive approximation. This approach allows to obtain the analytical frequency equations as power series rapidly convergent to exact eigenvalues for different number of nodal diameters. The first ten dimensionless frequencies for eight different natural modes of circular plates are calculated. A part of obtained results have not been presented yet in open literature for thin circular plates. The results of investigation are in good agreement with selected results obtained by other methods presented in literature.

5

Green’s function in frequency analysis of circular thin plates of variable thickness

Żur K. K.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2015

|

Vol. 53 nr 4

873—884

EN

Free vibration analysis of homogeneous and isotropic circular thin plates with variable distribution of parameters by using Green’s functions (solution to homogeneous ordinary differential equations with variable coefficients) is considered. The formula of Green’s function (called the influence function) depends on the Poisson ratio and the coefficient of distribution of plate flexural rigidity, and the thickness is obtained in a closed-form. The limited independent solutions to differential Euler equations are expanded in the Neumann power series using the Volterra integral equations of the second kind. This approach allows one to obtain the analytical frequency equations as the power series rapidly convergens to exact eigenvalues for different values of the power index and different values of the Poisson ratio. The six lower natural dimensionless frequencies of axisymmetric vibration of circular plates of constant and variable thickness are calculated for different boundary conditions. The obtained results are compared with selected results presented in the literature.

6

A semi-analytical solution on static analysis of circular plate exposed to non-uniform axisymmetric transverse loading resting on Winkler elastic foundation

Abbasi S., Farhatnia F., Jazi S. R.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. 14, no. 3

476--488

EN

This paper is concerned with static analysis of functionally graded (FG) circular plates resting on Winkler elastic foundation. The material properties vary across the thickness direction so the power-law distribution is used to describe the constituent components. The differential transforms method (DTM) is utilized to solve the governing differential equations of bending of the thin circular plate under various boundary conditions. By employing this solution method, governing differential equations are transformed into recurrence relations and boundary/regularity conditions are changed into algebraic equations. In this study, the plate is subjected to uniform/non-uniform transverse load in two cases of boundary conditions (clamped and simply-supported). Some numerical examples are presented to show the influence of functionally graded variation, different elastic foundation modulus, and variation of the symmetrical transverse loads on the stress and displacement fields. Based on the results, the obtained out-plane displacement coincide with the available solution for a homogenous circular plate. It can be concluded that the applied method provides accurate results and it is easily used for static analysis of circular plates on an elastic foundation.

7

Limitations in application of basic frequency simplest lower estimators in investigation of natural vibrations of circular plates with variable thickness and clamped edges

Jaroszewicz J., Misiukiewicz M., Puchalski W.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2008

|

Vol. 46 nr 1

109-121

EN

In this paper, we discussed the effects of application the Bernstein-Keropian simplest lower estimators for calculation of basic natural vibration frequencies of variable-thickness cir- cular plates. Following a thorough analysis, we showed a significant role of the operators of the 4th order Euler equations of motion describing vibrations of circular plates with exponentially variable thickness. The dependence of solutions on values of the variable thickness power index of the plate and Poisson’s ratio of the plate material was investigated. The variable power thickness diaphragm model was verified by FEM which confirmed the usefulness of the simplest estimator for following materials: titanium, steel, zinc. Comparison of the results obtained after applying the simplest lower estimators for the basic frequency with the results of exact solutions for particular cases found in the literature, confirmed high accuracy of the applied method.

PL

W pracy omówiono efekt zastosowania naj prostszych estymatorów BernstejnaKieropiana do obliczania podstawowej częstości osiowosymetrycznych drgań własnych płyt o zmiennej grubości typu diafragma. Przeanalizowano i uwypuklono istotną rolę operatorów równań Eulera czwartego rzędu oraz ich fundamentalnej funkcji w osiowosymetrycznych zagadnieniach drgań płyt kołowych o potęgowo zmiennej grubości. Zbadano zależność rozwiązania od wartości wskaźnika zmiany grubości płyty i liczby Poissona. Weryfikacja modelu diafragm o potęgowo zmiennej grubości przy pomocy MES potwierdziła możliwość zastosowania naj prostszego estymatora w przypadku metali: tytanu, stali, cynku. Porównanie wyników obliczeń najprostszych estymatorów z dołu częstości podstawowej uzyskanych przy wykorzystaniu zaproponowanej metody oraz przy zastosowaniu znanych z literatury rozwiązań ścisłych dla szczególnych przypadków zmiany grubości płyty potwierdziło wysoką dokładność proponowanej metody.

8

Influence of additional mass rings on frequencies of axi-symmetrical vibrations of clamped circular plates of linearly variable thickness

Jaroszewicz J., Zoryj L., Katunin A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2006

|

Vol. 44 nr 4

867-880

EN

The aim of this paper is to analyze the influence of values and radius of an additional mass ring on the continuous distribution of mass of a clamped circular plate of linearly variable thickness. The linear theory of thin plates is used for description of small buckling vibrations. The authors applied the partial discretization method which is based on the discretization of the continuous mass and continuous buckling rigidity function. It is also based on the method of Cauchy's influence function, which gives particularly exact effects for distributed-continuous systems such as that presented in this paper. It is shown that an approximate result leads to the exact value with the discretization degree of less than~5, and it is not dependent on the value and radius of the concentrated mass. Exact results of calculations lead to accurate values discovered by Conway for plates of linearly variable thickness without an additional mass and to accurate values discovered by Roberson for plates of constant thickness with the mass concentrated in the center.

PL

W pracy zbadano wpływ wartości i promienia dodatkowej masy pierścieniowej występującej w ciągłym rozkładzie masy płyty o liniowo-zmiennej grubości. Pominięto przy tym wpływ pierścienia masowego na sztywność giętną płyty. Zastosowano liniową teorię cienkich płyt do opisu małych drgań giętnych. Zastosowana metoda dyskretyzacji polega na dyskretyzacji masy ciągłej płyty i pozostawieniu ciągłej funkcji sztywności. Bazuje ona na metodzie funkcji wpływu Cauchy'ego, która daje szczególnie dobre efekty dla układów dyskretno-ciągłych. Pokazano, że rozwiązanie przybliżone zbiega do wartości ścisłej już przy stopniu dyskretyzacji mniejszym niż 5, niezależnie od wartości i promienia rozłożenia masy skupionej. Uzyskane wyniki obliczeń zmierzają do ścisłych wartości uzyskanych przez Conway'a dla płyty o liniowo-zmiennej grubości bez dodatkowej masy i do wyników Robersona dla płyty o stałej grubości z dodatkową masą skupioną w środku symetrii.

9

Analysis of the influence of elasticity constants and material density on the base frequency of axi-symmetrical vibrations with variable thickness plates

Domoradzki M., Jaroszewicz J., Zoryj L.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2005

|

Vol. 43 nr 4

763--775

EN

In the paper, the influence of Young's modulus and Poisson ratio as well as mass density of a material on the base frequency of circular plates of the diaphragm type with variable thickness is discussed. In order to solve the boundary-value problem, the Cauchy function method and double Bernstein-Kieropian estimators were applied. An analytical form of Cauchy's influence function was found and used to construct the characteristic equation in the form of a power series with respect to a frequency parameter. Application of this method allowed a functional dependency of the base frequency on material constants of the plates to be established. The results of calculations for plates made of duralumin and tin were mentioned as examples. Comparison of the obtained results with those found in scientific literature indicated high accuracy of the method applied therein.

PL

W pracy zbadano wpływ modułu sprężystości Younga i liczby Poissona, a także gęstości materiału na częstość podstawową płyt o zmiennej grubości typu diafragmy i dysku. Do rozwiązania zagadnienia brzegowego zastosowano metodę funkcji wpływu Cauchy, najprostszy estimator z niedostatkiem i dwustronne estymatory Bernstejna-Kieropiana. Znaleziono analityczną postać funkcji wpływu Cauchy, z pomocą której zbudowano równanie charakterystyczne w postaci szeregu potęgowego względem parametru częstotliwości. Zastosowanie metody pozwoliło wyprowadzić funkcjonalną zależność częstości podstawowej od stałych materiałowych wymienionych płyt. W charakterze przykładu przytoczono wyniki obliczeń dla płyt wykonanych z duraluminium i z cyny. Porównanie wyników obliczen ze znanymi z literatury potwierdziły wysoką dokładność metody.