Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-09-22T20:32:01Z
No. of bitstreams: 2
Lara Rodrigues.pdf: 17878503 bytes, checksum: a51778a9fbf6a31b2a71fe0c9c462105 (MD5)
license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-09-23T15:24:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2
Lara Rodrigues.pdf: 17878503 bytes, checksum: a51778a9fbf6a31b2a71fe0c9c462105 (MD5)
license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-23T15:24:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2
Lara Rodrigues.pdf: 17878503 bytes, checksum: a51778a9fbf6a31b2a71fe0c9c462105 (MD5)
license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5)
Previous issue date: 2013-02-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The aim of this work is to investigate the interaction and modal coupling phenomena on the
nonlinear vibrations of simply supported cylindrical shell subject to both harmonic axial and
lateral loads. The equations of motion of the cylindrical shell are deduced from their energy
functionals and the strain field is based on the nonlinear Donnell shallow shell theory. Finally,
the problem is reduced to a system of nonlinear ordinary differential equations by the
application of the standard Galerkin method. The modal expansion that describes the
transverse displacement of the shell is obtained by applying perturbation techniques, which
identifies the importance of each term in the modal expansion by the power of the
perturbation parameter. The Karhunen-Loève method is applied in order to verify the
importance of each term in the modal expansion, quantifying the contribution of each of these
terms in the total energy of the system. The starting solution used in the perturbation
procedure contains two modes of vibration with the same natural frequency and their
respective companion modes, yielding a modal expansion able to describe the modal
interaction between these two modes. Then, the influence of modal interaction on the
nonlinear behavior of the cylindrical shell, subjected to both lateral and axial harmonic load is
studied. From the analysis of the resonance curves, the parametric instability and escape
boundaries, the bifurcation diagrams, the basins of attraction and phase portraits of the
cylindrical shell is possible to identify situations in which the consideration of modal
interaction is necessary. / Neste trabalho estudam-se as vibrações não lineares de cascas cilíndricas simplesmente
apoiadas sujeitas a um carregamento lateral e a um carregamento axial, ambos harmônicos,
com o objetivo de se analisar fenômenos como o acoplamento e a interação modal. As
equações de movimento da casca cilíndrica são deduzidas a partir de seus funcionais de
energia. O campo de deformações da casca cilíndrica é descrito com base na teoria não linear
de Donnell para cascas esbeltas e o problema é reduzido a um sistema de equações
diferenciais ordinárias não lineares a partir da aplicação do método de Galerkin. As expansões
modais que descrevem o campo de deslocamento transversal da casca são obtidas através da
aplicação do método da perturbação, que identifica a importância de cada termo da expansão
modal a partir da potência do parâmetro de perturbação. O método de Karhunen-Loève é
aplicado a fim de se verificar a importância de cada termo da expansão modal, quantificando
a participação de cada um desses termos na energia total do sistema. Utilizam-se, como
solução inicial do método da perturbação, dois modos de vibração com frequência natural
igual e com seus respectivos companion modes, obtendo-se uma expansão modal capaz de
descrever a interação modal entre esses dois modos. Em seguida, analisa-se a influência da
interação modal no comportamento não linear da casca cilíndrica submetidas a cargas laterais
e axiais harmônicas. A partir da análise das curvas de ressonância, das fronteiras de
instabilidade paramétrica, dos diagramas de bifurcação, das bacias de atração e dos planosfase
da casca cilíndrica é possível identificar em quais situações de carregamento a
consideração da interação modal se faz necessária.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/3132 |
| Date | 14 February 2013 |
| Creators | Rodrigues, Lara |
| Contributors | Silva, Frederico Martins Alves da, Silva, Frederico Martins Alves da, Almeida, Sylvia Regina Mesquita de, Prado, Zenón José Guzmán Núñez Del, Gonçalves, Paulo Batista |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (EEC), UFG, Brasil, Escola de Engenharia Civil - EEC (RG) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -6536446489817675175, 600, 600, 600, 600, 724087251626315585, -2297152907790782217, 2075167498588264571, ABE, A.; KOBAYASHI, Y.; YAMADA, G. Nonlinear dynamic behaviors of clamped laminated shallow shells with one-to-one internal resonance. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 304, p. 957-968, 2007. AMABILI, M. Nonlinear vibrations and stability of shells and plates. 1 ed. England: Cambridge University Press, 2008. 374 p. AMABILI, M. Internal resonances in non-linear vibrations of laminated circular cylindrical shell. Nonlinear Dynamics, [s. l.], v. 69, p. 755-770, 2012. AMABILI, M.; PAÏDOUSSIS, M. P. Review of studies on geometrically non-linear vibrations and dynamics of circular cylindrical shells and panels, with and without fluidstructure interaction. Applied Mechanics Reviews, [s. l.], v. 56, n. 4, p. 655-699, 2003. AMABILI, M.; PELLICANO, F.; PAÏDOUSSIS, M. P. Nonlinear vibrations of simply supported, circular cylindrical shells, coupled to quiescent fluid. Journal of Fluids and Structures, [s. l.], v. 12, p. 883-918, 1998. AMABILI, M.; PELLICANO, F.; PAÏDOUSSIS, M. P. Addendum to “Nonlinear vibrations of simply supported, circular cylindrical shells, coupled to quiescent fluid”. Journal of Fluids and Structures, [s. l.], v. 13, p. 785-788, 1999. ATLURI, S. A perturbation analysis of non-linear free flexural vibration of circular cylindrical shell. Internal Journal of Solids and Structures, Great Britain, v. 8, p. 549-569, 1972. BRUSH, D. O.; ALMROTH, B. O. Buckling of bars, plates and shells. 1 ed. MacGraw-Hill, 1975. 379 p. CHEN, J. C.; BABCOCK, C. D. Nonlinear vibrations of cylindrical shells. AIAA Journal, [s. l.], v. 13, n. 7, p. 868-876, 1975. CHU, H. N. Influence of large amplitudes on flexural vibrations of thin circular cylindrical shells. Journal of Aerospace Science, [s. l.], v. 58, p. 302-609, 1961. CROLL, J. G. A.; BATISTA, R. C. Explicit lower bounds for the buckling of axially loaded cylinders. International Journal of Mechanical Sciences, [s. l.], v. 23, n. 6, p. 331-343, 1981. DEL PRADO, Z. J. G. N. Acoplamento e interação modal na instabilidade dinâmica de cascas cilíndricas. 2001. 119 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2001. DOEDEL, E. J.; CHAMPNEYS, A. R.; FAIRGRIEVE, T. F.; KUZNETSOV, Y. A.; SANDSTEDE, B.; WANG, X. AUTO 97: Continuation and bifurcation software for ordinary differential equations (with HomCont). Concordia University. Montreal, Canada, 1998. DONNELL, L. H. A new theory for the buckling of thin cylinders under axial compression and bending. Transactions of the American Society of Mechanics Engineers, [s. l.], v. 56, p. 795-806, 1934. DOWELL, E. H.; VENTRES, C. S. Modal equations for the nonlinear flexural vibrations of a cylindrical shell. Internal Journal of Solids and Structures, Great Britain, v. 4, p. 975-991, 1968. DYM, C. L. Some new results for the vibrations of circular cylinders. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 29, n. 2, p. 189-205, 1973. EVENSEN, D. A. Some observations on the nonlinear vibrations of thin cylindrical shells. AIAA Journal, [s. l.], v. 1, n. 12, p. 2857-2858, 1963. EVENSEN, D. A. Nonlinear flexural vibrations of thin-walled circular cylinders. NASA TN, [s. l.], D-4090, 1967. GINSBERG, J. H. Large amplitude forced vibrations of simply supported thin cylindrical shells. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 40, p. 471-477, 1973. GONÇALVES, P. B. Interação dinâmica não-linear entre fluido e cascas delgadas. 1987. 168 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 1987. GONÇALVES, P. B.; BATISTA, R. C. Frequency response of cylindrical shells partially submerge or filled with liquid. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 113, n. 1, p. 59-70, 1987. GONÇALVES, P. B.; DEL PRADO, Z. G. Effect of non-linear modal interaction on the dynamic instability of axially excited cylindrical shells. Computers and Structures, [s. l.], v. 82, p. 2621-2634, 2004. GONÇALVES, P. B.; DEL PRADO, Z. G. Low-dimensional Galerkin models for nonlinear vibration and instability analysis of cylindrical shells. Nonlinear Dynamics, [s. l.], v. 41, p. 129-145, 2005. GONÇALVES, P. B.; SILVA, F. M. A.; DEL PRADO, Z. J. G. N. Low-dimensional models for the nonlinear vibration analysis of cylindrical shells based on a perturbation procedure and proper orthogonal decomposition. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 315, p. 641- 663, 2008. GONÇALVES, P. B.; SILVA, F. M. A.; REGA, G.; STEFANO, L. Global dynamics and integrity of a two-dof model of parametrically excited cylindrical shell. Nonlinear Dynamics, [s. l.], v. 63, p. 61-82, 2011. HUNT, G. W.; WILLIAMS, K. A. J.; COWELL, R. G. Hidden symmetry concepts in the elastic buckling of axially-loaded cylinders. International Journal of Solids and Structures, [s. l.], v. 22, n. 12, p. 1501-1515, 1986. MATLAB for Windows User’s Guide. The Math Works Inc., 1991. MOUSSAOUI, F.; BENAMAR, R. Non-linear vibrations of shell-type structures: a review with bibliography. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 255, n. 1, p. 161-184, 2001. NAYFEH, A. H.; BALACHANDRAN, B. Applied nonlinear dynamics. Analytical, computational and experimental methods. 1 ed. New York: John Wiley & Sons, Inc., 1995. 685 p. NOWINSKI, J. L. Nonlinear transverse vibration of orthotropic cylindrical shells. AIAA Journal, [s. l.], v. 1, n. 3, p. 617-620, 1963. OLSON, M. D. Some experimental observations on the nonlinear vibrations of cylindrical shells. AIAA Journal, [s. l.], v. 3, p. 1775-1777, 1965. POPOV, A. A.; THOMPSON, J. M. T.; MCROBIE, F. A. Low dimensional models of shell vibrations: parametrically excited vibrations of cylindrical shells. Journal of Sound and Vibration, [s. l.], v. 209, n. 1, p. 163-186, 1998. RITTO, T. G. Análise de vibrações de sistemas lineares e não-lineares no contexto da formulação fraca, análise modal e decomposição de Karhunen-Loève. 2005.107 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Departamento de Engenharia Mecânica, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2005. RODRIGUES, L.; SILVA, F. M. A.; DEL PRADO, Z. J. G. N; GONÇALVES, P. B. Effects of modal coupling on the dynamics of parametrically and directly excited cylindrical shells. In: The 6th International Conference on Coupled Instabilities in Metal Structures, 2012, Glasgow. Anais... CIMS, 2012, v. 01, p. 1-8. RODRIGUES, L.; SILVA, F. M. A.; DEL PRADO, Z. J. G. N; GONÇALVES, P. B. Effect of internal resonance on the global stability of cylindrical shells axially excited. In: XV International Symposium on Dynamic Problems of Machanics, 2013, Buzios. Anais... DINAME, 2013, v. 01, p. 1-4. SILVA, F. M. A. Modelos de dimensão reduzida para análise das oscilações não-lineares e estabilidade de cascas cilíndricas. 2008. 101 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008. SILVA, F. M. A.; DEL PRADO, Z. J. G. N.; GONÇALVES, P. B. On the influence of a companion mode on the nonlinear oscillations of fluid-filled cylindrical shells. In: 20th Internacional Congresso f Mechanical Engineering, 2009, Gramado. Anais... COBEM, 2009, p. 1-15. SILVA, F. M. A.; GONÇALVES, P. B.; DEL PRADO, Z. J. G. N. An alternative procedure for the non-linear vibration analysis of fluid-filled cylindrical shells. Nonlinear Dynamics, [s. l.], v. 66, p. 303-333, 2011a. SILVA, F. M. A.; GONÇALVES, P. B.; DEL PRADO, Z. J. G. N. Parametric instability and snap-through of partially fluid-filled cylindrical shells. Procedia Engineering, [s. l.], v. 14, p. 598-605, 2011b. SILVA, F. M. A.; GONÇALVES, P. B.; DEL PRADO, Z. J. G. N. Effect of nonlinear modal interaction on the dynamics behavior of cylindrical shells. In: Congresso Ibero-Latino- Americano de Métodos Computacionais em Engenharia, 2011, Ouro Preto. Anais... Ouro Preto: Universidade Federal de Ouro Preto, 2011c, v. 01, p. 1-10. VARADAN, T. K.; PRATHAP, G.; RAMANI, H. V. Nonlinear free flexural vibrations of thin circular cylindrical shells. AIAA Journal, [s. l.], v. 27, n. 9, p. 1303-1304, 1989. WOLTER, C. Uma introdução à redução de modelos através da expansão de Karhunen- Loève. 2001.54 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Departamento de Engenharia Mecânica, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2001. |
Page generated in 0.013 seconds