Dynamic analysis of helicoidal bars with non-circular cross-sections via mixed FEM

Eratlı, Nihal; Yilmaz, Murat; Darılmaz, Kutlu; Omurtag, Mehmet H.

doi:10.12989/sem.2016.57.2.221

Cited by 15 publications

(4 citation statements)

References 34 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Homojen izotrop helisel çubukların serbest titreşim ve statik analizine ait fonksiyonel [44,62] verilmiştir. Karışık sonlu elaman formülasyonunda kullanılan fonksiyonel, Gâteaux türevi ve [63] de verilen potansiyel operatör konsepti kullanılarak elde edilmiştir.…”

Section: Fonksiyonel Ve Karışık Sonlu Eleman Formülasyonuunclassified

“…Yapısal analizlerle ilgili çalışmalar göz önüne alındığında, yaklaşık geometriye dayalı dairesel olmayan helislerin dinamik davranışlarını inceleyen çok sayıda çalışma mevcuttur. Bunların çoğu serbest titreşim analizini [37][38][39][40][41][42][43][44], ve birkaçı [45,46] ise zorlanmış titreşim analizi ile ilgilidir. Dairesel olmayan bir helis geometrisi ekseni boyunca değişen eğrilik ve tabii burulmaya sahiptir.…”

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Eksenel Fonksiyonel Derecelendirilmiş Helislerin Karışık Sonlu Eleman Yöntemi ile Serbest Titreşim Analizi

Ermis¹

2020

Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi

View full text Add to dashboard Cite

Bu çalışmanın amacı, eksenel fonksiyonel derecelendirilmiş (EFD) kesin geometri tarifi üzerinden elde edilen dairesel olmayan (fıçı, hiperboloidal ve eliptik) helislerin doğal frekanslarını incelemektir. Timoshenko çubuk kuramı üstünden geliştirilen karışık sonlu eleman yönteminde kesit çarpılması da gözetilerek serbest titreşim analizi yapılmıştır. İki düğüm noktalı eğrisel sonlu elemanın her düğüm noktasındaki 12 değişken; üçü yer değiştirmeler, üçü kesit dönmeleri, üçü kuvvetler ikisi eğilme biri burulma momentleridir. Eksenel FD dairesel olmayan geometriye sahip ve kesin geometri üzerinden tariflenen helislerin serbest titreşim analizi farklı sınır koşulları ve malzeme gradyenti değişimleri üzerinden detaylıca tartışılmıştır. Yöntem literatür ya da ANSYS ile doğrulandıktan sonra literatür için tamamen özgün problemler çözülmüştür.The objective of this study is to investigate the natural frequencies of axially functionally graded (AFG) non-circular (barrel, hyperboloidal and elliptical) helices based on exact geometry. Free vibration analysis is performed using the mixed finite element method based on Timoshenko beam theory by considering cross-sectional warping effect. A two-noded curved finite element involves 12 field variables at each node, three displacements, three cross-sectional rotations, three forces, and three moments. The free vibration analysis of axially FG exact non-circular helical geometries is discussed in detail over different boundary conditions and material gradient indexes. After verifying the algorithm with the problems available in the literature and ANSYS software, original problems for the literature are solved.

show abstract

Section: Fonksiyonel Ve Karışık Sonlu Eleman Formülasyonuunclassified

Section: Introductionunclassified

Eksenel Fonksiyonel Derecelendirilmiş Helislerin Karışık Sonlu Eleman Yöntemi ile Serbest Titreşim Analizi

Ermis¹

2020

Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Karışık sonlu eleman formülasyonuna çarpılma etkisi gözetilen burulma rijitliği formülasyonu [40] entegre edilmiştir. İzotropik uzaysal kirişlerin alan denklemleri [45][46][47] ortotropik kompozitler için genişletilirek yazılırsa, , ,…”

Section: Alan Denklemleri̇ Ve Formülasyonunclassified

Kompozi̇t Eğri̇sel Ki̇ri̇şlerde Kesi̇t Çarpilmasi Gözeti̇lerek Normal Ve Kayma Geri̇lmeleri̇ni̇n Karişik Sonlu Elemanlarla Anali̇zi̇

Aribas

2019

Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi

View full text Add to dashboard Cite

Bu çalışmada, karşık sonlu eleman analizi ile kompozit eğrisel kirişlerin kesit çarpılması gözetilen normal ve kayma gerilmeleri incelenmiştir. İki düğüm noktalı eğrisel sonlu elemanlar yirmi dört adet bölge değişkenine sahiptir. Bünye bağıntıları, üç boyutlu elastisite kuramından ortotropik kompozit çubuklar için türetilmiş, kuple etkiler ve Poisson oranları gözetilmiştir. Karışık sonlu eleman formülasyonuna kesit çarpılması gözetilen burulma rijitliğinin yerdeğiştirme tabanlı sonlu eleman formülasyonu entegre edilmiştir. Normal gerilmelerin hesabında ilgili kesitin karışık sonlu eleman analizinden elde edilen eğrilikleri kullanılmıştır. Kayma gerilmeleri ise karışık sonlu eleman analizi sonucu eksenel dönme açısı ve çarpılma fonksiyonu kullanılarak yer değiştirme tabanlı sonlu elemanlarla elde edilmiştir. Kompozit bir kirişin boyutsuz normal ve kayma gerilmeleri literatür ile kıyaslanmıştır. Kompozit dairesel bir kirişin normal ve kayma gerilmeleri SOLID186 elemanların sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Kompozit eğrisel kirişlerde malzeme sabitleri oranının, kesit geometrisi ve takviye kalınlığının en büyük normal ve kayma gerilmeleri ve tabakalar arası normal gerilmeler üzerindeki etkisi incelenerek literatüre kazandırılmıştır.

show abstract

“…Hence, lots of researchers conducted many studies about the vibration of structures as well as pipes. Fouzi et al [12], Merzuki et al [13], Eratlı et al [14] and Atlıhan and Ergene [15] presented finite element studies on welded thin-walled beam, fiber metal composite laminates and layered composite beam with delamination respectively to obtain mode shapes and natural frequencies of structures. Likewise, Hashimy et al [16] presented a study on the effect of various fluid densities on vibration characteristics in variable cross-section pipes and they reported that it is crucial to obtain the natural frequency of the pipes to have foresight about the resonance of pipes.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A finite element study on modal analysis of lightweight pipes

Ergene¹

2021

Sigma J Eng Nat Sci - Sigma Müh Fen Bil Derg

View full text Add to dashboard Cite

Pipes are mainly used in waste, drain and vent systems as well as transporting various liquids that might be corrosive, flammable, explosives, volatile, reactive, or sometimes hazardous to human health. Though pipes are used at the underground or above ground, all of them are exposed to vibration because of external factors. In this study, we focused on topology optimization of steel and PVC (Polyvinyl Chloride) pipes to get lighter ones which will lead to using less material during manufacturing, less CO 2 emission while transporting them to usage areas by vehicles and easier assembling process. Firstly, new lightweight pipe designs were modeled, and then these novel pipe designs with lattice wall thickness were analyzed by using Ansys finite element program in clamped-free, hinged-hinged, and clamped-clamped boundary conditions to obtain the natural frequencies, mode shapes, and displacement values. Moreover, obtained finite element results for steel and PVC pipes were compared with analytical results calculated by using the equation to check and compare with the finite element results. Finite element results were found similar to analytical results at an acceptable level. The results show that lightweight pipes have similar natural frequency values to the commonly used pipe which has fully solid wall thickness and some significant results about displacement values were attained. Lastly, the effect of pipe material on vibration behaviors of pipes was investigated in depth.

show abstract

Dynamic analysis of helicoidal bars with non-circular cross-sections via mixed FEM

Cited by 15 publications

References 34 publications

Eksenel Fonksiyonel Derecelendirilmiş Helislerin Karışık Sonlu Eleman Yöntemi ile Serbest Titreşim Analizi

Eksenel Fonksiyonel Derecelendirilmiş Helislerin Karışık Sonlu Eleman Yöntemi ile Serbest Titreşim Analizi

Kompozi̇t Eğri̇sel Ki̇ri̇şlerde Kesi̇t Çarpilmasi Gözeti̇lerek Normal Ve Kayma Geri̇lmeleri̇ni̇n Karişik Sonlu Elemanlarla Anali̇zi̇

A finite element study on modal analysis of lightweight pipes

Contact Info

Product

Resources

About