Statics and Rotational Dynamics of Composite Beams


Book Description

This book presents a comprehensive study of the nonlinear statics and dynamics of composite beams and consists of solutions with and without active elements embedded in the beams. The static solution provides the initial conditions for the dynamic analysis. The dynamic problems considered include the analyses of clamped (hingeless) and articulated (hinged) accelerating rotating beams. Two independent numerical solutions for the steady state and the transient responses are presented. The author illustrates that the transient solution of the nonlinear formulation of accelerating rotating beam converges to the steady state solution obtained by the shooting method. Other key areas considered include calculation of the effect of perturbing the steady state solution, coupled nonlinear flap-lag dynamics of a rotating articulated beam with hinge offset and aerodynamic damping, and static and dynamic responses of nonlinear composite beams with embedded anisotropic piezo-composite actuators. The book is intended as a thorough study of nonlinear elasticity of slender beams and is targeted to researchers, graduate students, and practicing engineers in the fields of structural dynamics, aerospace structures, and mechanical engineering.







The History of the Theory of Structures


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Zehn Jahre nach der 1. Auflage in englischer Sprache legt der Autor sein Buch The History of the Theory of Structures in wesentlich erweiterter Form vor, nunmehr mit dem Untertitel Searching for Equilibrium. Mit dem vorliegenden Buch lädt der Verfasser seine Leser zur Suche nach dem Gleichgewicht von Tragwerken auf Zeitreisen ein. Die Zeitreisen setzen mit der Entstehung der Statik und Festigkeitslehre eines Leonardo und Galilei ein und erreichen ihren ersten Höhepunkt mit den baustatischen Theorien über den Balken, Erddruck und das Gewölbe von Coulomb am Ende des 18. Jahrhunderts. Im folgenden Jahrhundert formiert sich die Baustatik mit Navier, Culmann, Maxwell, Rankine, Mohr, Castigliano und Müller-Breslau zu einer technikwissenschaftlichen Grundlagendisziplin, die im 20. Jahrhundert in Gestalt der modernen Strukturmechanik bei der Herausbildung der konstruktiven Sprache des Stahl-, Stahlbeton-, Flugzeug-, Automobil- und des Schiffbaus eine tragende Rolle spielt. Dabei setzt der Autor den inhaltlichen Schwerpunkt auf die Formierung und Entwicklung moderner numerischer Ingenieurmethoden wie der Finite-Elemente-Methode und beschreibt ihre disziplinäre Integration in der Computational Mechanics. Kurze, durch historische Skizzen unterstützte Einblicke in gängige Berechnungsverfahren erleichtern den Zugang zur Geschichte der Strukturmechanik und Erddrucktheorie vom heutigen Stand der Ingenieurpraxis und stellen einen auch einen wichtigen Beitrag zur Ingenieurpädagogik dar. Dem Autor gelingt es, die Unterschiedlichkeit der Akteure hinsichtlich ihres technisch-wissenschaftlichen Profils und ihrer Persönlichkeit plastisch zu schildern und das Verständnis für den gesellschaftlichen Kontext zu erzeugen. So werden in 260 Kurzbiografien die subjektive Dimension der Baustatik und der Strukturmechanik von der frühen Neuzeit bis heute entfaltet. Dabei werden die wesentlichen Beiträge der Protagonisten der Baustatik besprochen und in die nachfolgende Bibliografie integriert. Berücksichtigt wurden nicht nur Bauingenieure und Architekten, sondern auch Mathematiker, Physiker, Maschinenbauer sowie Flugzeug- und Schiffbauer. Neben den bekannten Persönlichkeiten der Baustatik, wie Coulomb, Culmann, Maxwell, Mohr, Müller-Breslau, Navier, Rankine, Saint-Venant, Timoshenko und Westergaard, wurden u. a. auch G. Green, A. N. Krylov, G. Li, A. J. S. Pippard, W. Prager, H. A. Schade, A. W. Skempton, C. A. Truesdell, J. A. L. Waddell und H. Wagner berücksichtigt. Den Wegbereitern der Moderne in der Baustatik J. H. Argyris, R. W. Clough, Th. v. Kármán, M. J. Turner und O. C. Zienkiewicz wurden umfangreiche Biografien gewidmet. Eine ca. 4500 Titel umfassende Bibliografie rundet das Werk ab. Neue Inhalte der 2. Auflage sind: Erddrucktheorie, Traglastverfahren, historische Lehrbuchanalyse, Stahlbrückenbau, Leichtbau, Platten- und Schalentheorie, Greensche Funktion, Computerstatik, FEM, Computergestützte Graphostatik und Historische Technikwissenschaft. Gegenüber der 1., englischen Ausgabe wurde der Seitenumfang um 50 % auf nunmehr etwas über 1200 Druckseiten gesteigert. Das vorliegende Buch ist die erste zusammenfassende historische Gesamtdarstellung der Baustatik vom 16. Jahrhundert bis heute. Über die Reihe edition Bautechnikgeschichte: Mit erstaunlicher Dynamik hat sich die Bautechnikgeschichte in den vergangenen Jahrzehnten zu einer höchst lebendigen, international vernetzten und viel beachteten eigenständigen Disziplin entwickelt. Auch wenn die nationalen Forschungszugänge unterschiedliche Akzente setzen, eint sie doch das Bewusstsein, dass gerade die inhaltliche und methodische Vielfalt und das damit verbundene synthetische Potenzial die Stärke des neuen Forschungsfeldes ausmachen. Bautechnikgeschichte erschließt neue Formen des Verstehens von Bauen zwischen Ingenieurwesen und Architektur, zwischen Bau- und Kunst-, Technik- und Wissenschaftsgeschichte. Mit der edition Bautechnikgeschichte erhält die neue Disziplin erstmals einen Ort für die Publikation wichtiger Arbeiten auf angemessenem Niveau in hochwertiger Gestaltung. Die Bücher erscheinen in deutscher oder englischer Sprache. Beide Hauptrichtungen der Bautechnikgeschichte, der eher konstruktionsgeschichtlich und der eher theoriegeschichtlich geleitete Zugang, finden Berücksichtigung; das Spektrum der Bände reicht von Überblickswerken über Monographien zu Einzelaspekten oder -bauten bis hin zu Biographien bedeutender Ingenieurpersönlichkeiten. Ein international besetzter Wissenschaftlicher Beirat unterstützt die Herausgeber in der Umsetzung des Konzepts.




Engineering Mechanics


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See preceding entry. This companion text for a fundamental course in statics, usually offered in the sophomore or junior year in engineering curricula, emphasizes the application of principles to the analysis and solution of problems. Assumes background in algebra, geometry, trigonometry, and basic differential and integral calculus; college physics would be helpful. Annotation copyrighted by Book News, Inc., Portland, OR




Mechanical Vibration


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Mechanical Vibration: Analysis, Uncertainties, and Control, Fourth Edition addresses the principles and application of vibration theory. Equations for modeling vibrating systems are explained, and MATLAB® is referenced as an analysis tool. The Fourth Edition adds more coverage of damping, new case studies, and development of the control aspects in vibration analysis. A MATLAB appendix has also been added to help students with computational analysis. This work includes example problems and explanatory figures, biographies of renowned contributors, and access to a website providing supplementary resources.




Nonlinear Composite Beam Theory


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From an authoritative expert whose work on modern helicopter rotor blade analysis has spanned over three decades, comes the first consistent and rigorous presentation of beam theory. Beginning with an overview of the theory developed over the last 60 years, Dr. Hodges addresses the kinematics of beam deformation, provides a simple way to characterize strain in an initially curved and twisted beam, and offers cross-sectional analysis for beams with arbitrary cross sections and composed of arbitrary materials. He goes on to present a way to accurately recover all components of cross-sectional strain and stress before providing a natural one-dimensional (1-D) theory of beams. Sample results for both cross-sectional and 1-D analysis are presented as is a parallel treatment for thin-walled beams.