An efficient finite element of torsional dynamic analysis for open thin-walled beams under torsional excitations

المؤلفون المشاركون

Allaboudi, Izz al-Din G.
Najjar, Hasan M.
Hajjaji, Muhammad Ali
Krir, Muftah M.

المصدر

Journal of Engineering Research

العدد

المجلد 2022، العدد 34 (30 سبتمبر/أيلول 2022)، ص ص. 17-44، 28ص.

الناشر

جامعة طرابلس كلية الهندسة

تاريخ النشر

2022-09-30

دولة النشر

ليبيا

عدد الصفحات

28

التخصصات الرئيسية

الرياضيات

الملخص AR

المختلفة تم تطوير عنصر عارضة محدود فائق التقارب (super-convergent finite beam element) باستخدام نظرية العناصر المتناهية من أجل التحليل الديناميكي المقترن للالتواء و الفتل للعارضات رقيقة الجدار ذات مقاطع عرضية مفتوحة متماثلة والمعرضة لعزوم الالتواء و الفتل التوافقية .تم اشتقاق المعادلات الديناميكية للحركة والشروط الحدودية ذات الصلة للاستجابة المزدوجة الالتوائية و الفتل في دراسة سابقة.

تعتمد صيغة العناصر المحدودة على نظرية العارضة العامة لفلاسوف-تيموشينكو (Vlasov-Timoshenko beam theory) والتي تأخذ في الحسبان تأثيرات تشوه القص (shear deformation) بسبب الالتواء الغير منتظم، كما أنها تلتقط تأثيرات القوى الاستاتيكية المحورية الثابتة على الترددات الالتوائية الطبيعية والاستجابات الاستاتيكية و الديناميكية.

تم اشتقاق مجموعة دوال الشكل الدقيقة (exact shape functions) بناء على الحل الدقيق (exact solution) للمعادلات الديناميكية للالتواء والفتل بحيث تستخدم لصياغة عنصر العارضة المحدود الحالي والذي يتمتع بعقدتين و أربع درجات من الحرية .تم بنجاح استخدام عنصر العارضة المحدود المطور بهذه الدراسة للحصول على الاستجابات الديناميكية المزدوجة للالتواء و الفتل للعارضات رقيقة الجدار ذات مقاطع عرضية مفتوحة متماثلة و المعرضة لعزوم الالتواء و الفتل التوافقية.

كذلك استخدم العنصر المحدود لاستخراج الترددات الطبيعية الملتوية وأشكال النسق torsional natural frequencies and) (mode shapes للنظام من التحليل الديناميكي.

تم إثبات خلو عنصر العارضة المحدود الحالي من الأخطاء الناتجة عن التجزئة التي تحدث لحلول العناصر المحدودة التقليدية.

تم التحقق من قابلية تطبيق عنصر العارضة المحدود من خلال عدد من أمثلة عددية.

تبين النتائج العددية التي تم الحصول عليها من الحل الحالي أنه يوجد اتفاق ممتاز(excellent agreement) مع حلول العناصر المحدودة الأخرى بفارق صغير في التكلفة الحسابية و النمذجة.

الملخص EN

A super-convergent finite beam element formulation is developed for the tor sional-warping dynamic coupled analysis of thin-walled open doubly symmetric beams under various harmonic torsional and warping moments.

The dynamic equations of mo tion and related boundary conditions for torsional warping coupled response were derived in previous study.

The finite element formulation is based on a generalized Vlasov-Timo shenko beam theory, and accounts for shear deformation effects due to non-uniform warp ing.

It is also capturing the effects of axial constant static forces on the natural torsional frequencies, quasi-static and steady state dynamic responses.

A family of shape functions is developed based on the exact solution of the coupled equations and are then used to formulate a beam finite element.

The new two-nodded beam element with four degrees of freedom per element successfully captured the coupled torsional-warping quasi-static and steady state dynamic responses of open thin-walled beams under various harmonic torsional and warping moments.

It is also used to extract the coupled torsional-warping natural frequencies and mode shapes from the dynamic analysis of the structural member.

The present beam element is demonstrated to be free from discretization errors occurring in conventional finite element solutions.

The applicability of the finite beam element is verified through several numerical examples.

The numerical results based on the present finite element solution are found to be in excellent agreement with those based on exact and Abaqus finite element solutions available in the literature at a small fraction of the computational and modelling cost involved.

نمط استشهاد جمعية علماء النفس الأمريكية (APA)

Hajjaji, Muhammad Ali& Najjar, Hasan M.& Krir, Muftah M.& Allaboudi, Izz al-Din G.. 2022. An efficient finite element of torsional dynamic analysis for open thin-walled beams under torsional excitations. Journal of Engineering Research،Vol. 2022, no. 34, pp.17-44.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1540097

نمط استشهاد الجمعية الأمريكية للغات الحديثة (MLA)

Hajjaji, Muhammad Ali…[et al.]. An efficient finite element of torsional dynamic analysis for open thin-walled beams under torsional excitations. Journal of Engineering Research No. 34 (Sep. 2022), pp.17-44.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1540097

نمط استشهاد الجمعية الطبية الأمريكية (AMA)

Hajjaji, Muhammad Ali& Najjar, Hasan M.& Krir, Muftah M.& Allaboudi, Izz al-Din G.. An efficient finite element of torsional dynamic analysis for open thin-walled beams under torsional excitations. Journal of Engineering Research. 2022. Vol. 2022, no. 34, pp.17-44.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1540097

نوع البيانات

مقالات

لغة النص

الإنجليزية

الملاحظات

Includes bibliographical references : p. 42-44

رقم السجل

BIM-1540097