Abstract:This paper presents finite element formulations for transient dynamic analysis in structural systems with damping treatments in which viscoelastic materials are characterized by means of fractional derivative models. In contrast to other formulations, such as that of Padovan employing the principle of virtual work, the proposed formulations begin from the local equation of linear momentum and make use of the weighted residual method, providing a matrix equation of motion involving fractional operators. The num… Show more
“…In their work, they extended the recurrence formulation to nonlinear problems. Additional general finite element formulations for viscoelastic continua can be found in [7][8][9][10].…”
SUMMARYWeak form finite element models for the nonlinear quasi-static bending and extension of initially straight viscoelastic Euler-Bernoulli and Timoshenko beams are developed using the principle of virtual work. The mechanical properties of the beams are considered to be linear viscoelastic. However, large transverse displacements, moderate rotations and small strains are allowed by retaining the von Kármán strain components of the Green-Lagrange strain tensor in the formulation. The fully discretized finite element equations are developed using the trapezoidal rule in conjunction with a two-point recurrence relation. The resulting finite element equations, therefore, necessitate data storage from the previous time step only, and not the entire deformation history. Membrane locking is eliminated from the Euler-Bernoulli formulation through the use of selective reduced Gauss-Legendre quadrature. Membrane and shear locking are both circumvented in the Timoshenko beam finite element by employing a family of high-order Lagrange polynomials. A Newton-Raphson iterative scheme is used to solve the nonlinear finite element equations.
“…In their work, they extended the recurrence formulation to nonlinear problems. Additional general finite element formulations for viscoelastic continua can be found in [7][8][9][10].…”
SUMMARYWeak form finite element models for the nonlinear quasi-static bending and extension of initially straight viscoelastic Euler-Bernoulli and Timoshenko beams are developed using the principle of virtual work. The mechanical properties of the beams are considered to be linear viscoelastic. However, large transverse displacements, moderate rotations and small strains are allowed by retaining the von Kármán strain components of the Green-Lagrange strain tensor in the formulation. The fully discretized finite element equations are developed using the trapezoidal rule in conjunction with a two-point recurrence relation. The resulting finite element equations, therefore, necessitate data storage from the previous time step only, and not the entire deformation history. Membrane locking is eliminated from the Euler-Bernoulli formulation through the use of selective reduced Gauss-Legendre quadrature. Membrane and shear locking are both circumvented in the Timoshenko beam finite element by employing a family of high-order Lagrange polynomials. A Newton-Raphson iterative scheme is used to solve the nonlinear finite element equations.
“…[15,22,27], etc. Since then, fractional calculus has undergone a rapid development in theoretical aspects and recently has been found wide applications in many areas of science and engineering, for example [3,9,11,12,16,17,20,22,28,30,32].…”
AbstractIn this paper, the spectral approximations are used to compute the fractional integral and the Caputo derivative. The effective recursive formulae based on the Legendre, Chebyshev and Jacobi polynomials are developed to approximate the fractional integral. And the succinct scheme for approximating the Caputo derivative is also derived. The collocation method is proposed to solve the fractional initial value problems and boundary value problems. Numerical examples are also provided to illustrate the effectiveness of the derived methods.
“…Zostały one opisane np. w pracach [7][8][9][10]. We wszystkich wspomnianych prace zastosowano pochodnych ułamkowe podane przez Grunwalda i użyto ich do sformułowania metody numerycznego całkowania.…”
Roman LEWANDOWSKI 1 CAŁKOWANIE RÓWNAŃ RUCHU KONSTRUKCJI Z UŁAMKOWYMI TŁUMIKAMI MAXWELLA W pracy przedstawiono nową metodę numerycznego całkowania równań ruchu z lepko-sprężystymi tłumikami drgań. Tłumiki drgań są opisywane za pomocą ułamkowego modelu Maxwella. Do opisu tego modelu stosuje się pochodne ułam-kowe (niecałkowitego rzędu). Podano podstawy teoretyczne proponowanej metody oraz omówiono wyniki przykładowych obliczeń.Słowa kluczowe: dynamika, tłumiki drgań, zasada Boltzmana, drgania niestacjonarne
WprowadzenieEfektywną metodą zmniejszania drgań wszelkiego rodzaju konstrukcji jest instalowanie na niej różnego rodzaju tłumików. Często w tym celu stosuje się tzw. tłumiki lepko-sprężyste [1,2]. Zasadniczym elementem tego rodzaju tłumi-ków są warstwy wykonane z materiału o dużych możliwościach rozpraszania energii (bardzo często kopolimery). W lepko-sprężystych tłumikach cieczowych zasadniczym elementem są ciecze o dużej lepkości. Omówienie sposobów wbudowania tego rodzaju tłumików oraz ich zasad działania i konstrukcji można znaleźć w [1,2]. Dynamiczne zachowanie tych tłumików opisuje się za pomocą różnych modeli reologicznych. Przegląd stosowanych w tym celu modeli reologicznych można znaleźć w monografii [1]. Najczęściej stosowanymi modelami to model wiskotyczny, Kelvina i model Maxwella. Jak wynika z prac [3, 4] modele te niezbyt precyzyjnie opisują zachowanie tłumików lepko-sprężystych, do poprawnego opisu wymagane jest zastosowanie np. uogólnionego modelu Maxwella o dużej liczbie parametrów. Prowadzi to do znacznego wzrostu liczby niewiadomych w równaniach ruchu konstrukcji z lepko-sprężystymi tłumikami drgań. Z tego powodu coraz częściej do opisu tych tłumików stosuje się tzw. ułamkowe modele reologiczne [1]. Modele te wierniej opisują zachowanie tłu-mików w szerokim zakresie częstości wymuszenia, a równocześnie zawierają 1
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.