Skip to main content

2015 | OriginalPaper | Buchkapitel

Isogeometric Analysis for Nonlinear Dynamics of Timoshenko Beams

verfasst von : Stanislav Stoykov, Clemens Hofreither, Svetozar Margenov

Erschienen in: Numerical Methods and Applications

Verlag: Springer International Publishing

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The dynamics of beams that undergo large displacements is analyzed in frequency domain and comparisons between models derived by isogeometric analysis and \(p\)-FEM are presented. The equation of motion is derived by the principle of virtual work, assuming Timoshenko’s theory for bending and geometrical type of nonlinearity.
As a result, a nonlinear system of second order ordinary differential equations is obtained. Periodic responses are of interest and the harmonic balance method is applied. The nonlinear algebraic system is solved by an arc-length continuation method in frequency domain.
It is shown that IGA gives better approximations of the nonlinear frequency-response functions than the \(p\)-FEM when models with the same number of degrees of freedom are used.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Benson, D.J., Bazilevs, Y., Hsu, M.C., Hughes, T.J.R.: Isogeometric shell analysis: The Reissner-Mindlin shell. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 199(5–8), 276–289 (2010)CrossRefMATHMathSciNet Benson, D.J., Bazilevs, Y., Hsu, M.C., Hughes, T.J.R.: Isogeometric shell analysis: The Reissner-Mindlin shell. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 199(5–8), 276–289 (2010)CrossRefMATHMathSciNet
2.
Zurück zum Zitat Cottrell, J.A., Hughes, T.J.R., Bazilevs, Y.: Isogeometric Analysis: Toward Integration of CAD and FEA. Wiley, Chichester (2009)CrossRef Cottrell, J.A., Hughes, T.J.R., Bazilevs, Y.: Isogeometric Analysis: Toward Integration of CAD and FEA. Wiley, Chichester (2009)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Cottrell, J.A., Reali, A., Bazilevs, Y., Hughes, T.J.R.: Isogeometric analysis of structural vibrations. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 195(41–43), 5257–5296 (2006)CrossRefMATHMathSciNet Cottrell, J.A., Reali, A., Bazilevs, Y., Hughes, T.J.R.: Isogeometric analysis of structural vibrations. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 195(41–43), 5257–5296 (2006)CrossRefMATHMathSciNet
5.
Zurück zum Zitat Hughes, T.J.R., Reali, A., Sangalli, G.: Duality and unified analysis of discrete approximations in structural dynamics and wave propagation: Comparison of \(p\)-method finite elements with \(k\)-method NURBS. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 197(49–50), 4104–4124 (2008)CrossRefMATHMathSciNet Hughes, T.J.R., Reali, A., Sangalli, G.: Duality and unified analysis of discrete approximations in structural dynamics and wave propagation: Comparison of \(p\)-method finite elements with \(k\)-method NURBS. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 197(49–50), 4104–4124 (2008)CrossRefMATHMathSciNet
6.
Zurück zum Zitat Lee, S.J., Park, K.S.: Vibrations of Timoshenko beams with isogeometric approach. Appl. Math. Model. 37(22), 9174–9190 (2013)CrossRefMathSciNet Lee, S.J., Park, K.S.: Vibrations of Timoshenko beams with isogeometric approach. Appl. Math. Model. 37(22), 9174–9190 (2013)CrossRefMathSciNet
7.
Zurück zum Zitat Piegl, L., Tiller, W.: The NURBS Book. Monographs in Visual Communications. Springer, Berlin (1997)CrossRef Piegl, L., Tiller, W.: The NURBS Book. Monographs in Visual Communications. Springer, Berlin (1997)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Ribeiro, P., Petyt, M.: Non-linear vibration of beams with internal resonance by the hierarchical finite-element method. J. Sound Vibr. 224(4), 591–624 (1999)CrossRef Ribeiro, P., Petyt, M.: Non-linear vibration of beams with internal resonance by the hierarchical finite-element method. J. Sound Vibr. 224(4), 591–624 (1999)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Schumaker, L.: Spline Functions: Basic Theory. Cambridge Mathematical Library. Cambridge University Press, Cambridge (2007)CrossRef Schumaker, L.: Spline Functions: Basic Theory. Cambridge Mathematical Library. Cambridge University Press, Cambridge (2007)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Stoykov, S., Ribeiro, P.: Nonlinear free vibrations of beams in space due to internal resonance. J. Sound Vibr. 330, 4574–4595 (2011)CrossRef Stoykov, S., Ribeiro, P.: Nonlinear free vibrations of beams in space due to internal resonance. J. Sound Vibr. 330, 4574–4595 (2011)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Weeger, O., Wever, U., Simeon, B.: Isogeometric analysis of nonlinear Euler-Bernoulli beam vibrations. Nonlinear Dyn. 72(4), 813–835 (2013)CrossRefMATHMathSciNet Weeger, O., Wever, U., Simeon, B.: Isogeometric analysis of nonlinear Euler-Bernoulli beam vibrations. Nonlinear Dyn. 72(4), 813–835 (2013)CrossRefMATHMathSciNet
Metadaten
Titel
Isogeometric Analysis for Nonlinear Dynamics of Timoshenko Beams
verfasst von
Stanislav Stoykov
Clemens Hofreither
Svetozar Margenov
Copyright-Jahr
2015
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-15585-2_16