A longitudinal crack in a prestressed physically non-linear elastic layer with free boundaries

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνάται η γραμμική και μη γραμμική ελαστική ευστάθεια ράβδων διαμέσου θεωριών δοκού ανώτερης τάξης. Προκειμένου να υλοποιηθεί αυτό, το πρώτο βήμα της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η εξέταση του στρεπτοκαμπτικού λυγισμού σύμμικτων δοκών λαμβάνοντας υπόψη τα φαινόμενα της στρέβλωσης (εκτός επιπέδου παραμόρφωση) και την διατμητικής υστέρησης (διαφοροποίηση της κλασσικής κατανομής ορθών τάσεων) λόγω κάμψης και στρέψης. Στο δεύτερο βήμα της παρούσας διδακτορικής διατριβής, μορφώνεται το πρόβλημα της γραμμικής κα μη γραμμικής στατικής ανάλυσης ομογενών δοκών λαμβάνοντας υπόψη τα φαινόμενα της αξονικής στρέβλωσης και της διαστρέβλωσης (εντός επιπέδου παραμόρφωση) επιπρόσθετα σε εκείνα λόγω της καμπτικής και στρεπτικής συμπεριφοράς της δοκού διαμέσου του σχήματος διαδοχικής ισορροπίας που υιοθετείται (πλεονεκτήματα έναντι προβλημάτων ιδιοτιμών). Κύριο τμήμα του δεύτερου βήματος αποτελεί η διατύπωση, η αρχικοποίηση και η επίλυση των προβλημάτων συνοριακών τιμών που αφορούν στον υπολογισμό των αξονικών μορφών στρέβλωσης και διαστρέβλωσης διαμέσου του σχήματος διαδοχικής ισορροπίας. Στο προτελευταίο βήμα της παρούσας διδακτορικής διατριβής, οι προηγούμενα αναπτυγμένες αξονικές μορφές στρέβλωσης και διαστρέβλωσης μαζί με τις αντίστοιχες καμπτικές και στρεπτικές χρησιμοποιούνται προκειμένου να μορφωθεί και να επιλυθεί το πρόβλημα της γραμμικής ελαστικής ευστάθειας δοκών. Στο τελευταίο βήμα της παρούσας διδακτορικής διατριβής, διεξάγεται μη γραμμική ανάλυση λαμβάνοντας υπόψη τα φαινόμενα της στρέβλωσης και της διαστρέβλωσης λόγω αξονικής, διατμητικής, καμπτικής και στρεπτικής δομικής συμπεριφοράς και πραγματοποιείται σύγκριση με τα αντίστοιχα αποτελέσματα που λαμβάνονται στην περίπτωση όπου λαμβάνεται υπόψη μόνο η στρέβλωση και η διατμητική υστέρηση λόγω κάμψης και στρέψης. Αξίζει να σημειωθεί ότι σε όλες τις παραπάνω περιπτώσεις η διατομή της δοκού είναι τυχούσα, ενώ ο λόγος του Poisson λαμβάνεται υπόψη στον υπολογισμό των αξονικών, καμπτικών και στρεπτικών μορφών στρέβλωσης και διαστρέβλωσης. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή χρησιμοποιούνται δύο αριθμητικές μέθοδοι. Η πρώτη είναι η μέθοδος των συνοριακών στοιχείων που χρησιμοποιείται για την επίλυση των προβλημάτων συνοριακών τιμών που αφορούν στον υπολογισμό των αξονικών, καμπτικών και στρεπτικών μορφών στρέβλωσης και διαστρέβλωσης και των γεωμετρικών σταθερών. Η δεύτερη μέθοδος είναι η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων που χρησιμοποιείται για τη διακριτοποίηση των και την επίλυση των καθολικών εξισώσεων ισορροπίας της δοκού. Στη βάση των αναλυτικών και αριθμητικών μεθόδων που παρουσιάζονται στην παρούσα διδακτορική διατριβή έχουν γραφτεί προγράμματα σε FORTRAN 90/95 και έχουν μελετηθεί αντιπροσωπευτικά αριθμητικά παραδείγματα. Επιπρόσθετα, έχουν γραφτεί scripts σε MATLAB προκειμένου να ερμηνευθούν τα αποτελέσματα διαμέσου δισδιάστατων και τρισδιάστατων γραφημάτων της δοκού. Η ακρίβεια και η αξιοπιστία των προτεινόμενων μεθόδων επιβεβαιώνονται μέσω αριθμητικών παραδειγμάτων που αντλούνται από τη βιβλιογραφία και αποτελεσμάτων που εξάγονται από αναλύσεις τρισδιάστατων και επιφανειακών πεπερασμένων στοιχείων.

Download Full-text

Wave occurrences computer modeling in two geometrically non-linear elastic coaxial cylindrical shells, containing viscous incompressible liquid

2016 Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics) ◽

10.1109/dynamics.2016.7818982 ◽

2016 ◽

Author(s):

Yury A. Blinkov ◽

Lev I. Mogilevich ◽

Artem V. Mesyanzhin

Keyword(s):

Computer Modeling ◽

Incompressible Liquid ◽

Cylindrical Shells ◽

Viscous Incompressible Liquid ◽

Linear Elastic ◽

Non Linear

Download Full-text

Vortex-Induced Vibrations of a Rigid Cylinder on Non-Linear Elastic Supports

Volume 9: 6th FSI, AE and FIV and N Symposium ◽

10.1115/pvp2006-icpvt-11-93926 ◽

2006 ◽

Author(s):

S. Bourdier ◽

J. R. Chaplin

Keyword(s):

Circular Cylinder ◽

Phase Flow ◽

Linear Vibration ◽

Chaotic Motions ◽

Frequency Spectra ◽

Elastic Supports ◽

Linear Elastic ◽

Vortex Induced Vibrations ◽

Non Linear ◽

Insight Into

The dynamics of vortex-induced vibrations of a rigid circular cylinder with structural non-linearities, introduced by means of discontinuities in the support system, are studied experimentally. The analysis of the measurements is carried out using non-linear vibration tools, i.e phase-flow portraits, frequency spectra, Lyapunov exponents and correlation dimensions, to provide an insight into the dynamical changes in the system brought about by restricting the motion. We show that chaotic motions can occur due to the structural non-linearities.

Download Full-text

Extracting real-crack properties from non-linear elastic behaviour of rocks: abundance of cracks with dominating normal compliance and rocks with negative Poisson ratios

Nonlinear Processes in Geophysics ◽

10.5194/npg-24-543-2017 ◽

2017 ◽

Vol 24 (3) ◽

pp. 543-551 ◽

Cited By ~ 9

Author(s):

Vladimir Y. Zaitsev ◽

Andrey V. Radostin ◽

Elena Pasternak ◽

Arcady Dyskin

Keyword(s):

Experimental Data ◽

Poisson Ratio ◽

A Priori ◽

Elastic Behaviour ◽

Crack Model ◽

Normal Compliance ◽

S Wave ◽

Linear Elastic ◽

Non Linear ◽

Linear Elastic Behaviour

Abstract. Results of examination of experimental data on non-linear elasticity of rocks using experimentally determined pressure dependences of P- and S-wave velocities from various literature sources are presented. Overall, over 90 rock samples are considered. Interpretation of the data is performed using an effective-medium description in which cracks are considered as compliant defects with explicitly introduced shear and normal compliances without specifying a particular crack model with an a priori given ratio of the compliances. Comparison with the experimental data indicated abundance (∼ 80 %) of cracks with the normal-to-shear compliance ratios that significantly exceed the values typical of conventionally used crack models (such as penny-shaped cuts or thin ellipsoidal cracks). Correspondingly, rocks with such cracks demonstrate a strongly decreased Poisson ratio including a significant (∼ 45 %) portion of rocks exhibiting negative Poisson ratios at lower pressures, for which the concentration of not yet closed cracks is maximal. The obtained results indicate the necessity for further development of crack models to account for the revealed numerous examples of cracks with strong domination of normal compliance. Discovering such a significant number of naturally auxetic rocks is in contrast to the conventional viewpoint that occurrence of a negative Poisson ratio is an exotic fact that is mostly discussed for artificial structures.

Download Full-text