Finite element analysis of multi-span functionally graded beams under a moving harmonic load

Abstract

A finite element procedure for vibration analysis of multi-span functionally graded material (FGM) beams subjected to a moving harmonic load is presented. The material properties of the beam are assumed to vary continuously in the thickness direction by a power-law distribution. The finite element formulation is derived by using the exact solution of the governing differential equations of an FGM Timoshenko beam segment to interpolate the displacements and rotation. The shift in the neutral axis position is taken into account in the formulation. The dynamic response of the beam is computed with the aid of the Newmark method. The numerical results show that the proposed formulation is capable to give accurate dynamic characteristics of the beams. A parametric study is carried out to highlight the effect of the material heterogeneity, number of spans and loading parameters on the dynamic response of the beams. The influence of the aspect ratio is also studied and highlighted.

Phân tích động lực học dầm Timoshenko bằng vật liệu xốp (FGP) chịu tác dụng của tải trọng di động theo tiếp cận giải tích

“…Phạm Đình Trung [22] phân tích dao động của dầm FGM dưới tác động của khối lượng hoặc lực điều hòa di động bằng phương pháp PTHH. Lê Thị Hà và đồng nghiệp xây dựng mô hình phần tử hữu hạn để phân tích dao động của dầm FGM đa nhịp chịu lực điều hòa di động [23], dầm có mặt cắt ngang thay đổi chịu nhiều lực di động [24]. Hàm dạng Kosmatka được Nguyễn Đình Kiên và cs.…”

Phân tích đặc trưng dao động của dầm FGM theo lý thuyết dầm Euler-Bernoulli bằng tiếp cận giải tích

“…Le và cs. [13] phân tích đáp ứng động của dầm FGM nhiều nhịp dưới tác dụng của tải trọng di động bằng phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng lý thuyết dầm bậc nhất.…”

Effect of Intermediate Elastic Support on Vibration of Functionally Graded Euler-Bernoulli Beams Excited by a Moving Point Load

“…Şimşek and Kocatürk (2009) and Şimşek (2010) considered the moving load problems of FGM beams by using polynomials to approximate the variables in solving the governing equations of motion. Using the finite element method, Nguyen et al (2013) and Le et al (2014) investigated the dynamic response of non-uniform and multi-span FGM Timoshenko beams subjected to a moving load, respectively.…”