research centers


Search results: Found 7

Listing 1 - 7 of 7
Sort by

Article
Effect of Tapered Thickness on the Logitudinal Free Vibrations of Cantilever Beam

Author: Nawal H. Al – Raheimy
Journal: Journal of University of Babylon مجلة جامعة بابل ISSN: 19920652 23128135 Year: 2013 Volume: 21 Issue: 3 Pages: 852-865
Publisher: Babylon University جامعة بابل

Loading...
Loading...
Abstract

This paper deals with free longitudinal vibrations of nonuniform homogeneous cantilever beams. Cantilever of rectangular cross-section with constant width and tapered thickness variation are considered. Thickness at the clamped end is estimated while it changed with different values at free end at the ratio equal to the relation (thickness at free end hf / thickness at clamped end hc) where this ratio change from 0.05 to 0.9. The exact solution of differential equation in the linear case of free axial vibrations of nonuniform beam by using the analytic method by separation of variable in terms of Bessel function. Effect of thickness ratio between free end to clamped end (hf / hc) for different value of thickness of cantilever at clamped end and effect of different value of beam length on the characteristics of vibration ( natural frequency and mode shape) are studied. Some of results are compared with approximation method which called Raylieghs quotient. It is concluded that increasing the thickness of clamped end causes decrease in the natural frequency at any value of length of beam also increasing the thickness ratio and increasing the length of beam at assisted value of thickness at clamped end ( hc) causing decreased in the value of natural frequency. On the other hand it is found that the value of mode shape of cantilever beam decrease when increase the thickness ratio (hf / hc) at any value of thickness of clamped end and at the same value of length of beam also the mode shape decreased with increasing thickness of clamped end (hc). Finally at the same value of (hc) the value of mode shape decreased with increasing length of beam..

يتناول هذا البحث دراسة الاهتزازات الحرة الطولية للدعامة الناتئة المثبتة من طرف واحد والتي تكون غير منتظمة التجانس. تم اعتبار الدعامة ذات مقطع مستطيل عند عرض ثابت وسمك يتغير بشكل متدرج, حيث تم تقدير قيمة السمك عند الطرف المثبت بينما السمك عند الطرف الحر يتغير عند النسبة المساوية للعلاقة ( السمك عند الطرف الحرhf السمك عند الطرف المثبت hc) حيث انه هذه النسبة تتغير من 0.05 إلى 0.9 . الحل المضبوط للمعادلة التفاضلية في الحالة الخطية للاهتزازات الحرة المحورية للدعامة الغير منتظمة تمت بواسطة استخدام الطريقة التحليلية والمتمثلة بفصل المتغيرات والوصول إلى المصطلحات الخاصة بمعادلة بسل. تم دراسة تأثير نسبة السمك مابين النهاية الحرة إلى النهاية المثبتة /hc) (hfلقيم مختلفة لسمك الدعامة عند النهاية المثبتة وتأثير قيم مختلفة لطول العتبة على خصائص الاهتزاز (التردد الطبيعي وشكل النسق) ولقد تم مقارنة بعض النتائج مع الطريقة التقريبية والتي تسمى حاصل رايلي. تم الاستنتاج من ذلك بأنه عند زيادة سمك العتبة عند الطرف المثبت يسبب تناقص بالتردد الطبيعي عند أي قيمة من طول العتبة وكذلك زيادة نسبة السمك وزيادة طول العتبة عند قيمة معينة للسمك عند الطرف المثبت) hc) يسبب تناقص في قيمة التردد الطبيعي. من جهة أخرى وجد بان قيمة شكل النسق للعتبة الناتئة يقل عندما تزداد نسبة السمك (hf / hc) عند أي قيمة لسمك الطرف المثبت وعند نفس قيمة طول العتبة وكذلك شكل النسق يقل مع زيادة السمك للطرف المثبت ) hc). أخيرا عن نفس قيمة ل) hc) فان قيمة النسق تقل مع زيادة طول العتبة.


Article
Vibration Control Analysis of a Smart Flexible Cantilever Beam Using Smart Material

Authors: Wedad Ibraheem Majeed --- Shibly Ahmed Al-Samarraie --- Mohanad Mufaq AL-SAIOR
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2013 Volume: 19 Issue: 1 Pages: 82-95
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

This paper features the modeling and design of a pole placement and output Feedback control technique for the Active Vibration Control (AVC) of a smart flexible cantilever beam for a Single Input Single Output (SISO) case. Measurements and actuation actions done by using patches of piezoelectric layer, it is bonded to the master structure as sensor/actuator at a certain position of the cantilever beam.The smart structure is modeled based on the concept of piezoelectric theory, Bernoulli -Euler beam theory, using Finite Element Method (FEM) and the state space techniques. The number of modes is reduced using the controllability and observability grammians retaining the first three dominant vibratory modes, and for the reduced system, a control law is designed using pole placement and output feedback techniques. The analyzed case studies concern the vibration reduction of a cantilever beam with a collocated symmetric piezoelectric sensor/actuator pair bonded on the surface. The transverse displacement time history, for an initial displacement field at the free end, is evaluated. Results are compared with other works, and the control design shows that Pole Placement method is an effective method for vibration suppression of the beam and settling time reduction.This paper features the modeling and design of a pole placement and output Feedback control technique for the Active Vibration Control (AVC) of a smart flexible cantilever beam for a Single Input Single Output (SISO) case. Measurements and actuation actions done by using patches of piezoelectric layer, it is bonded to the master structure as sensor/actuator at a certain position of the cantilever beam.The smart structure is modeled based on the concept of piezoelectric theory, Bernoulli -Euler beam theory, using Finite Element Method (FEM) and the state space techniques. The number of modes is reduced using the controllability and observability grammians retaining the first three dominant vibratory modes, and for the reduced system, a control law is designed using pole placement and output feedback techniques. The analyzed case studies concern the vibration reduction of a cantilever beam with a collocated symmetric piezoelectric sensor/actuator pair bonded on the surface. The transverse displacement time history, for an initial displacement field at the free end, is evaluated. Results are compared with other works, and the control design shows that Pole Placement method is an effective method for vibration suppression of the beam and settling time reduction.

هذا البحث يصف التمثيل الرياضي والتصميم لطريقة السيطرة الخاصة بتغيير موقع الجذور واستخدام الارجاع للمتغيرات الناتجة وذلك لاستخدام السيطرة الفاعلة على الاهتزازات لعتبة ذكية وباستخدام حالة ادخال واخراج مفردة. عمليات التوجيه و التحسس لازاحة العتبة تتم بواسطة موجهات و متحسسات مصنوعة من المواد الذكية على شكل ملصقات باحجام محددة تكون ملصوقة على سطح العتبة الرئيسية و بمواقع محددة.تمت نمذجة العتبة الذكية باستخدام نظرية المواد الكهربية الذكية، نظرية برنولي – اويلر للعتبات و نظرية العناصر المحددة و حل المعادلات باستخدام نظرية الحالة المخمنة. عدد الاطوار الكلي للنموذج تمت تقليصها الى الثلاث اطوار الاساسية و المسيطرة باستخدام نظرية محددات معاملات السيطرة و التخمين. تم تصميم قانون للسيطرة للنموذج المقلص الجديد حيث استخدمت نظرية ابدال الجذور للنموذج الرياضي و السيطرة باستخدام ارجاع المخرجات.درست الحالة في هذا البحث تقليص الاهتزاز لعتبة مصنوعة من الالمينوم باستخدام زوج واحد من المواد الذكية ملصوق بشكل متناظر على سطحي العتبة. الاهتزاز في العتبة منتج بواسطة ازاحة راس العتبة من الجهة السائبة بمسافة 1 سم. و تم تسجيل هذا الاهتزاز بالنسبة للزمن اضافة الى ذلك تمت مقارنة النتائج باعمال اخرى. اظهرت الدراسة ان نظرية السيطرة الفاعلة للاهتزاز فعالة لاخماد الاهتزازات في هكذا هياكل.


Article
TRANSVERSE FREE VIBRATIONS OF TAPERED CANTILEVER BEAM
الاهتزازات الحرة المستعرضة في العتبة الناتئة المتدرجة

Author: Nawal H. Al – Raheimy
Journal: Iraqi journal of mechanical and material engineering المجلة العراقية للهندسة الميكانيكية وهندسة المواد ISSN: 20761819 Year: 2013 Volume: 13 Issue: 2 Pages: 254-269
Publisher: Babylon University جامعة بابل

Loading...
Loading...
Abstract

Rayleigh and Rayleigh-Ritz represent the two approximate analytical methods which can be used in this paper in order to study the characteristics of free transverse vibrations of cantilever beam in the two cases. The first one is at tapered thickness and constant width while the second case is at tapered width and. The free end of the cantilever is sharp in both cases and is of different values of length. The study selects the value of thickness at clamped end (hc) and change the values of width at this end (wc) with thickness ratio which equals to ( 0.1 – 5 ). The second case on the other hand, can select the value of width (wc) at clamped end then change the thickness (hc) at ratio ( 0.1 – 5 ). Through out the results, it is shown that the cantilever beam at tapered thickness has natural frequency lesser than that of tapered width of the same length and at the same dimensions of clamped end, the natural frequency decrease with increasing the length of cantilever beam also with decreased the value of tapered thickness or tapered width according to this study. In case of different values of tapered width for the same length of beam and the same value of thickness at clamped end the cantilevers have the same value of frequency, also the cantilevers have constant frequency at tapered thickness for different values of ( ), while in the case of tapered width the frequency increases with increasing the value ( ) for the same (wc) and at the same length of cantilever beam.

في هذا البحث تم استخدام طريقة رايلي وطريقة رايلي ريتز حيث إنهما يمثلان الطرق التحليلية التقريبية لدراسة خصائص الاهتزازات الحرة المستعرضة للعتبة الناتئة وفي حالتين, حيث ان الحالة الأولى عند سمك متدرج وعرض ثابت بينما الحالة الأخرى فإنها عند عرض متدرج وسمك ثابت و النهاية الحرة تكون حادة في كلتا الحالتين وعند أطوال مختلفة للعتبة الناتئة. تضمنت الدراسة اختيار قيمة معينة للسمك عند النهاية المثبتة) (hcوالقيام بتغيير قيم العرض (wc) لهذه النهاية مع السمك لنسبة تساوي إلى0.1 – 5 ) (. من الناحية الأخرى في الحالة الثانية تم اختيار قيمة العرض(wc) عند النهاية المثبتة بعدئذ تغيير السمك (hc) عند النسبة0.1 – 5 ) .(تبين من خلال النتائج بان العتبة الناتئة ذات السمك المتدرج تمتلك تردد طبيعي اقل مما عليه من العتبة ذات العرض المتدرج عند نفس الطول المحدد وكذلك عند نفس الأبعاد للنهاية المثبتة وكذلك فان التردد الطبيعي يقل مع زيادة طول العتبة وكذلك عند تقليل قيمة السمك المتدرج أو العرض المتدرج وفقا للحالة المدروسة. عند قيم مختلفة للعرض المتدرج لنفس الطول للعتبة وعند نفس قيمة السمك للنهاية المثبتة فان العتبة تمتلك نفس التردد الطبيعي وكذلك فان العتبة تمتلك تردد طبيعي ثابت عند السمك المتدرج ولقيم مختلفة , بينما في حالة العرض المتدرج فان التردد يزداد مع زيادة القيمة عند نفس (wc) وعند نفس الطول للعتبة.


Article
Vibration Analysis of Uniform and Tapered Composite Beams with Embedded Shape MemoryAlloy

Authors: Qasim Abbas Atiyah --- Ammar Saleem Hameed --- Baqer Jabbar Assi
Journal: Journal of University of Babylon مجلة جامعة بابل ISSN: 19920652 23128135 Year: 2019 Volume: 27 Issue: 1 Pages: 82-93
Publisher: Babylon University جامعة بابل

Loading...
Loading...
Abstract

In this study, laminated composite materials were hybridized with E-glass fiber and Nitinol (Nickel-Titanium) wires. Hand lay-up technique was used to prepare the samples, epoxy resin type (Sikadur 52 N) was used as matrix reinforced by one fiber from E-glass fiber woven roving with embedded nitinol wires with a diameter 0.5 mm for samples and number of wires such as 0, 1, 3, 5 and 9 to find the effect of the number of wires on the natural frequency. The samples were fixed as a cantilever beam. The effects of increasing the number of nitinol wires, the diameter of nitinol wires, the length of thecantilever beam and the thickness of beam on the natural frequencies of the beam were studied.Also, the effects of the tapered in width side and thickness side on the natural frequencies of cantilever beam were studied. The results showed that the increasing in the number of nitinol wires and the diameter of nitinol wires lead to decrease the natural frequency in martensite phase and increase the natural frequency in austenite phase. Also, the increasing in thickness of beamandwidth ratio of the beam lead to increase the natural frequency. As well as, the increasing in the thickness ratio leads to increase the first natural frequency and decrease the second and third ones. In addition, the increasing in the length of the beam decreases the natural frequency.

في هذا البحث تم تهجين مواد مركبة باستخدام اسلاك النتنول (نيكل-تيتانيوم). تم تصنيع العينات بتقنية القولبة اليدوية، وتم استخدام راتنج الايبوكسي نوع (Sikadur 52 N)وطبقة من ليف الزجاج ذات الحصيرة المنتظمة، وتم استخدام اسلاك النتنول لتدعيم العينات وبقطر (٠.٥ملم) وبعدد (٠،١،٣ ،٥ و٩) سلك لايجاد تاثير عدد الاسلاك على التردد الطبيعي. العينات تكون على شكل عتبة كابولية مثبتة من طرف وحرة من الطرف الاخر. تمت دراسة تاثير زيادة كل من عدد اسلاك النتنول وقطراسلاك النتنول وطولوسمك العتبة الكابولية على الترددات الطبيعية للعتبة.وكذلك تمت دراسة تاثير ميلان عرض وسمك العتبة الكابولية على التردد الطبيعي.وضحت النتائج زيادة كل منعدد اسلاك النتنول وقطر اسلاك النتنول يؤديان لتقليل التردد الطبيعي في طور المارتنسايت ويؤديان الى زيادة التردد الطبيعي في طور الاوستنايت.كذلك اوضحت النتائج ان زيادة سمك العينة وزيادة نسبة العرض العرض يؤدي الى زيادة التردد الطبيعي. وكذلك زيادة نسبة السمك للعينة يؤدي الى زيادة التردد الطبيعي الاول وتقليل التردد الطبيعي الثاني والثالث. وكذلك زيادة طول العينة يقلل من التردد الطبيعي.


Article
Active Vibration Control of Cantilever Beam by Using Optimal LQR Controller
السيطرة الفعالة على تخميد الأهتزاز لعتبة حيدية بواسطة أستخدام طريقة السيطرة LQR

Authors: Hadeer Abd UL-Qader Mohammed هدير عبد القادر محمد --- Dr.Hatem Rahem Wasmi حاتم رحيم وسمي
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2018 Volume: 24 Issue: 11 Pages: 1-17
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Loading...
Loading...
Abstract

Many of mechanical systems are exposed to undesired vibrations, so designing an active vibration control (AVC) system is important in engineering decisions to reduce this vibration. Smart structure technology is used for vibration reduction. Therefore, the cantilever beam is embedded by a piezoelectric (PZT) as an actuator. The optimal LQR controller is designed that reduce the vibration of the smart beam by using a PZT element. In this study the main part is to change the length of the aluminum cantilever beam, so keep the control gains, the excitation, the actuation voltage, and mechanical properties of the aluminum beam for each length of the smart cantilever beam and observe the behavior and effect of changing the length of the smart cantilever beam. A cantilever beam with piezoelectric is modeled in Mechanical APDL ANSYS version 15.0 and verified this by using experimental work. The AVC was tested on a smart beam under different control gains in experimental work and chose the best control gain depending on FEM results for each length of the smart beam. The response of the smart beam is noticed to be different for every length and the reduction percentage for settling time was different for every length.

تتعرض العديد من الانظمة الميكانيكية للأهتزازات الغير مرغوب بها, للذلك تصميم طريقة سيطرة فعالة للانظمة مهمة في القرارات الهندسية لتقليل هذه الأهتزازات. لذلك فأن عتبة حيدية مثبتة من طرف واحد يدعم بمواد ذكية (PZT (كمشغل ميكانيكي. تم تصميم وحده تحكم LQR ألامثل التي من شأنها أن تخفف من اهتزاز العتبة الذكية بأستخدام العنصر الكهروضغطي. الهدف الرئيسي في هذه الدراسة هو تغيير طول عتبة حيدية مصنوعة من الالمنيوم, مع ابقاء ربح المسيطر, مقدار ألاثارة, مقدار فولطية المشغل الميكانيكي والخواص الميكانيكية لعتبة حيدية ذكية ونلاحظ تصرف وتأثير تغيير الطول لعتبة ذكية. تم نمذجته العتبة الحيدية مع المواد الكهروضغطية في برنامج ANSYS . والتحقيق منها بأستخدام الجانب العملي. السيطرة الفعالة للأهتزازات تم اختبارها على عتبة حيدية ذكية تحت مختلف قيم من ربح المسيطر في الجانب العملي واختيار أفضل قيمة للربح المسيطر أعتماداً على نتأئج الجانب النظري لكل طول من العتبة الذكية. نلاحظ ان استجابة العتبة الذكية مختلفة لكل طول ونسبة التقليل لزمن الاستقرار العائد الى الأهتزاز الحر هو مختلف لكل طول.


Article
Theoretical Analyses of the Dynamic Behaviour of Composite Cantilever Beam Manufactured From E-glass Polyester
التحليلات النظرية لتصرف الديناميكي لعتبة المصنعة من الليف الزجاجي المدعوم بالبولستر

Authors: Saad A. Khether --- Muhannad Z. Khelifa --- Hayder Moasa Al-Shukri
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2009 Volume: 27 Issue: 9 Pages: 1833-1846
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

In order to have the right combination of manufactured E-glass polyestercomposite properties and in service performance, the dynamic behaviour is one of the important properties to evaluate. The dynamic behaviour of E-glass Polyester composite was considered in this study where three laminate types was modelled [0o, ± 45o, 0o/90o ], also the influences of fibre orientations as well as the stacking sequences of the laminate layers on the natural frequencies and resonance under harmonic conditions were investigated. Commercial Finite Element ANSYS® Release 10.0 package analyses were used to simulate the Modaland Harmonic behaviours of composite cantilever beams in the frequency range of 0 to 1000 Hz. The first six modes in this frequency range were extracted and compared in the three laminates. A harmonic simulation was investigated to study its structure response to resonance. The results proved thatthe [+45]s laminate had higher torsional modal frequencies due to its higher shear modulus and is more stable under loading than [0/90] laminate due to the arrangement of the layers.

لغرض الحصول على التركيب الصحيح لخصائص مادة الليف الزجاجي المدعومبالبولستر المصنعة خلال أدائها العملي يكون السلوك الحركي من أهم الخصائص الواجب تقيمها. في هذه الدراسة تم اعتماد السلوك الحركي لمركب البولستر الزجاجي و لثلاثة أنواع من الصفائح 0] وبإضافة لتأثيرات اتجاه الألياف وكذلك تتابع ترتيب لصق الطبقات o, 45o, 0o/90o ], المركبة على التردد الطبيعي وظاهرة الرنين تحت حالة الموجة التوافقية. استخدام طريقة العناصر المحددةاصدار 10.0 لمحاكاة التصرف التوافقي و الشكلي ANSYS® بالاعتماد على البرنامج التحليلي لعتبات كابولية ضمن مديات للتردد من 0 إلى 1000 هرتز.اعتمد هذا البحث على الأنماط الأولى الستة لهذه المديات من الترددات وتمت مقارنتها للأنواع الثلاثة من الطبقات. المحاكاة التوافقية[+45]s كانت لدراسة استجابة الهيكل لظاهرة الرنين. اثبت ْ ت الَنتائِج بأن الصفائح المركبة بسبب معاملِ القص الأعلى وأكثر استقراراً من torsional modal لها اعلى تَردداتُ عند 90 ] عند التحميل وذلك بسبب ترتيبِ الطبقاتِ. / الصفائح المركبة [


Article
Buckling Of Beams On Elastic Foundations
أنبعاج العتبات المستندة على الاساسات المرنة

Author: Mereen Hassan ميرين حسن
Journal: AL Rafdain Engineering Journal مجلة هندسة الرافدين ISSN: 18130526 Year: 2008 Volume: 16 Issue: 3 Pages: 104-122
Publisher: Mosul University جامعة الموصل

Loading...
Loading...
Abstract

Abstract This study is an attempt to solve the general governing differential equation for buckling of beams resting on elastic foundation for different types of beams (pin ended, fixed ended and cantilever beams) taking into account the effect of soil sub-grade reaction value (K), axial load, lateral load and relative end settlement on the deflection and bending moment of the beams for prismatic and non–prismatic beams. Approximate solutions are also presented using the extermization of the total potential energy equation (Rayleigh-Ritz method) using approximate shape functions for the deflection which satisfy the boundary conditions of the beam. The results show that one term series approximate solution gives acceptable results in comparison with the exact solution for practical case, the accuracy of the solution increases with increasing the number of terms up to 5 terms, beyond this limit the accuracy of the solution does not change. Buckling load increases linearly with increasing (K) while the deflection and the bending moment exponentially decrease with increasing (K). Keywords: Bending moment, Buckling, Cantilever beam, Deflection, Fixed ended beam, Non-prismatic beam, Pin ended beam, Prismatic beam, Settlement and Soil sub-grade reaction.

الخلاصة هذه الدراسة هي محاولة لحل المعادلة التفاضلية العامة لانبعاج العتبات التي تستند على الاساسات المرنة لانواع مختلفة من العتبات (مفصلية النهايات, مثبتة النهايات و ناتئة) اخذا بنظر الاعتبار تأثير قيمة معامل رد فعل التربة (K), الحمل المحوري (axial load), الحمل المستعرض (lateral load) والهبوط النسبي (relative end settlement) لنهايات العتبة على الاود وعزم الانحناء للعتبات الموشورية وغير الموشورية (prismatic and non-prismatic beams). وتم أيجاد الحلول التقريبية بأستخدام معادلة الطاقة الكامنة الكلية (Rayleigh-Ritz method) وأستخدام دالة الشكل التقريبية للاود والتي تحقق الشروط الحدودية في نهايات العتبة. أظهرت النتائج بأن الحل التقريبي بأخذ سلسلة ذات حد واحد تعطي نتائج جيدة مقارنة بالحل الدقيق (Exact solution) ومقبولة عمليا. يمكن زيادة دقة الحل بزيادة عدد حدود متسلسلة الحل التقريبي الى خمسة حدود, بعدها فأن زيادة عدد الحدود لا يغير من دقة التائج. وأظهرت أيظا بأن حمل الانبعاج يزداد خطيا مع أزدياد (K) بينما الاود و عزم الانحناء يقلان بشكل أسي (exponentially ) مع أزدياد (K).

Listing 1 - 7 of 7
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (7)


Language

English (6)

Arabic and English (1)


Year
From To Submit

2019 (1)

2018 (1)

2013 (3)

2009 (1)

2008 (1)