In the paper, a new approach to description of the Timoshenko beam free and forced vibrations by a single equation is proposed. The solution to such an equation is a function of vibration amplitudes. The boundary conditions corresponding to such a description of the beam vibration are also given. It was proved that the form of solution to the differential equation depends on the vibration frequency. The change of the solution form occurs when the frequency crosses a specific value omega = pierwiastek z GkA / (pI). The correctness of proposed description was checked through the analysis of free vibration frequencies and amplitudes of forced vibrations with different boundary conditions as well as comparison with the results of finite element analysis.
PL
W pracy zaproponowano, nowe podejście do opisu drgań własnych i wymuszonych belki Timoshenki przez jedno równanie różniczkowe. Rozwiązaniem takiego równania jest funkcja amplitud drgań. Podano również równania opisujące warunki brzegowe odpowiednie do takiego opisu drgań. Udowodniono, że forma rozwiązania równania różniczkowego zależy od analizowanej częstości drgań. Zmiana formy rozwiązania zmienia się, gdy częstość osiąga określoną w pracy wartość omega = pierwiastek z GkA / (pI). Poprawność zaproponowanego opisu sprawdzono przez analizę częstości drgań własnych i amplitudy drgań wymuszonych belek z różnymi warunkami brzegowymi i porównaniem z wynikami otrzymanymi z analizy MES belki.
Na przykładzie ławy fundamentowej posadowionej na jednorodnym podłożu gruntowym, rozpatrywano modele współpracy konstrukcji i podłoża odkształcalnego. Jako model konstrukcji przyjęto pręt krępy na dwukierunkowym podłozu Winklera. Opisano prętowy element skończony (Timoshenki) umozliwiający uwzględnienie oddziaływania podłoża na spód preta, zaś obciążeń na jego grzbiet. Analizie poddano wpływ modelu konstrukcji (pręt krępy, tarcza) oraz modelu podłoża (w osi, na spodzie) na stan jej przemieszczenia.
EN
The construction and deformable base interaction models were investigated by example of the continuous footing founded on the uniform ground base. A stocky bar on twodirectional Winkler base was assumed to be the construction model. A bar finite (Timoshenko) element was described. It made it possible to accommodate the base action on the bar undersurface and that loads on the bar ridge. The influence of the construction (stocky bar, shield) and the base (in the axis, on the underface) models on the construction displacement was analysed.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Considered is the control and stabilizability of a slowly rotating non-homogeneous Timoshenko beam with the aid of a torque. It turns out that the beam is (approximately) controllable with the aid of the torque if and only if it is (approximately) controllable. However, the controllability problem appears to be a side-effect while studying the stabilizability. To build a stabilizing control one needs to go through the methods of correcting the operators with functionals so that they have finally the appropriate form and the results on C⁰-continuous semigroups may be applied.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper deals with the problem of vibrations of a Timoshenko beam loaded by a travelling mass particle. Such problems occur in a vehicle/track interaction or a power collector in railways. Increasing speed involves wave phenomena with significant increase of amplitudes. The travelling speed approaches critical values. The moving point mass attached to a structure in some cases can exceed the mass of the structure, i.e. a string or a beam, locally engaged in vibrations. In the literature, the travelling inertial load is often replaced by massless forces or oscillators. Classical solution of the motion equation may involve discussion concerning the contribution of the Dirac delta term, multiplied by the acceleration of the beam in a moving point in the differential equation. Although the solution scheme is classical and successfully applied to numerous problems, in the paper the Lagrange equation of the second kind applied to the problem allows us to obtain the final solution with new features, not reported in the literature. In the case of a string or the Timoshenko beam, the inertial particle trajectory exhibits discontinuity and this phenomenon can be demonstrated or proved mathematically in a particular case. In practice, large jumps of the travelling inertial load is observed.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the present paper, a Green's matrix used to solve vibration problems of Timoshenko beams is determined. The problem formulation includes beam vibrations which are described by differential equations with variable parameters. To determine the Green's matrix, the power series method was used.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper the Lagrange multiplier formalism has been used to find a solution of free vibration problem of a cantilever tapered beam. The beam has been circumscribed according to the Timoshenko theory. The sample numerical calculations for the cantilever tapered beam have been carried out and compared with experimental results to illustrate the correctness of the present method.
W pracy rozpatrzono trzy warunki, które powinien spełnić element skończony: eliptyczność, zgodność oraz warunek inf-sup. Dla wymienionych kryteriów pokazano przejście od postaci analitycznej do numerycznej, wykorzystywanej w praktyce inżynierskiej. Uwagę skupiono na warunku inf-sup, którego zrealizowanie zapewnia optymalność i niezawodność sformułowania. Przeanalizowano również numeryczną wersję tego kryterium na przykładzie elementów belkowych o średniej grubości, w których często występuje tzw. locking. Analizie poddano elementy zbudowane za pomocą sformułowania przemieszczeniowego oraz przemieszczeniowo-naprężeniowego opartego na funkcjonale Reissnera-Hellingera.
EN
The main objective of finite element methodology is to build reliable finite elements. A finite element discretization will give proper results if three conditions are met: ellipticity, consistency and the inf-sup condition. An evolution from analytical to numerical forms of these criteria is shown. The paper focuses on the inf-sup condition, because it assures optimality and reliability of the formulation. A numerical version of the condition was considered. The chosen example is a thick beam element based on displacement and stress/displacement formulation.
In this paper a dynamic analysis of sandwich beams is presented. Two alternative designs are considered. In the first alternative design the classical model of Bernoulli-Euler has been received. In the second alternative design the improved model of Timoshenko has been received. Calculations for different thickness interlayers and different thickness beams have been carried out.
PL
W pracy przedstawiono analizę dynamiczną belek sand wieżowych. Rozpatrzono dwa warianty. W wariancie pierwszym przyjęto model Timoshenki, natomiast w drugim model Bernoulliego-Eulera. Obliczenia wykonano dla różnych grubości warstw oraz różnych grubości belek.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.