A transmission problem for the Timoshenko system

In this work we study a transmission problem for the model of beams developed by S.P. Timoshenko [10]. We consider the case of mixed material, that is, a part of the beam has friction and the other is purely elastic. We show that for this type of material, the dissipation produced by the frictional part is strong enough to produce exponential decay of the solution, no matter how small is its size. We use the method of energy to prove exponential decay for the solution.

Axially Loaded Timoshenko Rotors From A Prestressed Continuum Approach

We consider an axially loaded Timoshenko rotor rotating at a constant speed and derive its governing equations from a continuum viewpoint. The primary aim of this paper is to understand the source and role of gyroscopic terms, when the rotor is viewed not as a Timoshenko beam but as a genuine 3D continuum. We offer the primary insight that macroscopically observed gyroscopic terms may also, quite equivalently, be viewed as external manifestations of internally existing spin-induced prestresses at the continuum level. To demonstrate this idea with an analytical example (the Timoshenko rotor), we have studied the reliable equations of Choi et al. (Journal of Vibration and Acoustics, 114, 1992, 249-259). Using a straightforward application of our insight in the framework of nonlinear elasticity, we obtain equations that exactly match Choi et al. for the case with no axial load. For the case of axial preload, our straightforward formulation leads to a slightly different set of equations that have negligible numerical consequence for solid rotors. However, we offer a macroscopic, intuitive, justification for modifying our formulation so as to obtain the exact equations of Choi et al. with the axial load included.

Terahertz wave characteristics of a single-walled carbon nanotube containing a fluid flow using the nonlocal Timoshenko beam model

This paper presents the effect of nonlocal scaling parameter on the terahertz wave propagation in fluid filled single walled carbon nanotubes (SWCNTs). The SWCNT is modeled as a Timoshenko beam,including rotary inertia and transverse shear deformation by considering the nonlocal scale effects. A uniform fluid velocity of 1000 m/s is assumed. The analysis shows that, for a fluid filled SWCNT, the wavenumbers of flexural and shear waves will increase and the corresponding wave speeds will decrease as compared to an empty SWCNT. The nonlocal scale parameter introduces certain band gap region in both flexural and shear wave mode where no wave propagation occurs. This is manifested in the wavenumber plots as the region where the wavenumber tends to infinite (or wave speed tends to zero). The frequency at which this phenomenon occurs is called the ``escape frequency''. The effect of fluid density on the terahertz wave propagation in SWCNT is also studied and the analysis shows that as the fluid becomes denser, the wave speeds will decrease. The escape frequency decreases with increase in nonlocal scaling parameter, for both wave modes. We also show that the effect of fluid density and velocity are negligible on the escape frequencies of flexural and shear wave modes. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Violin string shape functions for finite element analysis of rotating Timoshenko beams

Violin strings are relatively short and stiff and are well modeled by Timoshenko beam theory. We use the static part of the homogeneous differential equation of violin strings to obtain new shape functions for the finite element analysis of rotating Timoshenko beams. For deriving the shape functions, the rotating beam is considered as a sequence of violin strings. The violin string shape functions depend on rotation speed and element position along the beam length and account for centrifugal stiffening effects as well as rotary inertia and shear deformation on dynamic characteristics of rotating Timoshenko beams. Numerical results show that the violin string basis functions perform much better than the conventional polynomials at high rotation speeds and are thus useful for turbo machine applications. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Coupled polynomial field approach for elimination of flexure and torsion locking phenomena in the Timoshenko and Euler-Bernoulli curved beam elements

The curvature related locking phenomena in the out-of-plane deformation of Timoshenko and Euler-Bernoulli curved beam elements are demonstrated and a novel approach is proposed to circumvent them. Both flexure and Torsion locking phenomena are noticed in Timoshenko beam and torsion locking phenomenon alone in Euler-Bernoulli beam. Two locking-free curved beam finite element models are developed using coupled polynomial displacement field interpolations to eliminate these locking effects. The coupled polynomial interpolation fields are derived independently for Timoshenko and Euler-Bernoulli beam elements using the governing equations. The presented of penalty terms in the couple displacement fields incorporates the flexure-torsion coupling and flexure-shear coupling effects in an approximate manner and produce no spurious constraints in the extreme geometric limits of flexure, torsion and shear stiffness. the proposed couple polynomial finite element models, as special cases, reduce to the conventional Timoshenko beam element and Euler-Bernoulli beam element, respectively. These models are shown to perform consistently over a wide range of flexure-to-shear (EI/GA) and flexure-to-torsion (EI/GJ) stiffness ratios and are inherently devoid of flexure, torsion and shear locking phenomena. The efficacy, accuracy and reliability of the proposed models to straight and curved beam applications are demonstrated through numerical examples. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Analogy Between Rotating Euler-Bernoulli and Timoshenko Beams and Stiff Strings

The governing differential equation of a rotating beam becomes the stiff-string equation if we assume uniform tension. We find the tension in the stiff string which yields the same frequency as a rotating cantilever beam with a prescribed rotating speed and identical uniform mass and stiffness. This tension varies for different modes and are found by solving a transcendental equation using bisection method. We also find the location along the rotating beam where equivalent constant tension for the stiff string acts for a given mode. Both Euler-Bernoulli and Timoshenko beams are considered for numerical results. The results provide physical insight into relation between rotating beams and stiff string which are useful for creating basis functions for approximate methods in vibration analysis of rotating beams.

Closed-form solutions for axially functionally graded Timoshenko beams having uniform cross-section and fixed-fixed boundary condition

In this paper, we study the free vibration of axially functionally graded (AFG) Timoshenko beams, with uniform cross-section and having fixed-fixed boundary condition. For certain polynomial variations of the material mass density, elastic modulus and shear modulus, along the length of the beam, there exists a fundamental closed form solution to the coupled second order governing differential equations with variable coefficients. It is found that there are an infinite number of non-homogeneous Timoshenko beams, with various material mass density, elastic modulus and shear modulus distributions having simple polynomial variations, which share the same fundamental frequency. The derived results can be used as benchmark solutions for testing approximate or numerical methods used for the vibration analysis of non-homogeneous Timoshenko beams. They can also be useful for designing fixed-fixed non-homogeneous Timoshenko beams which may be required to vibrate with a particular frequency. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Analytical test functions for free vibration analysis of rotating non-homogeneous Timoshenko beams

In this paper, the governing equations for free vibration of a non-homogeneous rotating Timoshenko beam, having uniform cross-section, is studied using an inverse problem approach, for both cantilever and pinned-free boundary conditions. The bending displacement and the rotation due to bending are assumed to be simple polynomials which satisfy all four boundary conditions. It is found that for certain polynomial variations of the material mass density, elastic modulus and shear modulus, along the length of the beam, the assumed polynomials serve as simple closed form solutions to the coupled second order governing differential equations with variable coefficients. It is found that there are an infinite number of analytical polynomial functions possible for material mass density, shear modulus and elastic modulus distributions, which share the same frequency and mode shape for a particular mode. The derived results are intended to serve as benchmark solutions for testing approximate or numerical methods used for the vibration analysis of rotating non-homogeneous Timoshenko beams.

"Aplicación de un sistema multimétrico para evaluar la calidad del agua superficial en la microcuenca El Coyote del Rio Estelí, Nicaragua"

En la microcuenca El Coyote localizada en el municipio de Condega, Estelí, se evaluó la calidad del agua superficial de sde febrero del 2010 a febrero del 2011. El propósito fue la identificación de indicadores que faciliten la vigilancia y monitoreo de la calidad del agua . Se integró un sistema multimétrico utilizando las características físicoquímicas y bacteriológicas, macro invertebrados acuáticos, la caracterización morfométrica de la microcuenca y la información resultante a nivel de comunidad (cambios en el uso del suelo). En la determinación de la relación de la calidad del agua con la estructura de la macrofauna acuática (macroinvertebrados) se usó el método Biological Monitoring Working Party (BMWP/Col ) . La microcuenca tiene 144 afluentes con una forma oval - oblonga - alargada, y su curva hipsométrica refleja un estado de equilibrio relativo de juvenil a madurez. El uso del suelo es inadecuado y su entorno natural fue valorado como subóptimo. Aunque los parámetros fisico químicos indicaron que las aguas son alcalinas, con un nivel aceptable de oxigeno disuelto, categorizadas según el Diagrama de Riverside como aguas aptas par a riego (C2 - S1), y aceptables según valores determinados para DBO 5 y DQO; sin embargo, requieren de un tratamiento de descontaminación previo a su uso doméstico y agropecuario. Además, debido a la presencia de coliformes fecales estas aguas no están aptas para consumo humano . Los macroinvertebrados varían, según la estacionalidad, en riqueza, abundancia y distribución, presentando una disminución en el número de individuos en la época lluviosa (t= 5.21, p<2.18E - 07). E l 6 8 . 91 % de los macroinvertebrados bioin dicadores se distribuyeron en cinco familias : Leptohyphidae , Baetidae , Hydropsychidae , Chironomidae y Physidae , siendo el cariotipo piedra el que present ó mayor diversidad y abundancia . El promedio del BMWP /Col fue de 60.06, indicando una calidad del agua entre dudosa y aceptable , y el índice ASPT de 6.71 señala una contaminación moderada ; estos resultados coincide n con los obtenidos utilizando la batería de indicadores fisicoquímicos y bacteriológicos .

Evaluación del establecimiento de Moringa oleífera Lam. (Marango) en un sistema de cercas viva en la Finca Santa Rosa - UNA, Managua, Nicaragua

Con el objetivo de evaluar el establecimiento de Moringa oleífera en un sistema de cercas viva, se llevo a cabo un experimento, se realizó en la Finca Santa Rosa perteneciente a la Universidad Nacional Agraria. El estudio se realizo entre Octubre del 2012 y Mayo del 2013. Dos distancias de siembra (1.5 y 2 m) plantadas bajo un diseño de Bloques Completos al Azar fueron evaluadas como tratamientos; a los cuales se les determinaron los siguientes variables: número de yemas y rebrotes, longitud de rebrotes y sobrevivencia de la especie. No se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos, para la sobrevivencia al final del estudio; los valores correspondieron al 25.78% para la distancia 2m y 29.69% para la distancia 1.5m. La producción de yemas en la especie mantuvo una tendencia positiva durante el periodo de estudio. No se encontraron diferencias estadísticas para la variable número de rebrotes; demostrando que la producción de rebrotes en la plantación fue relativamente pobre con valores de 3 rebrotes en promedio. Valores medios de 6.27 cm de crecimiento en la longitud de rebrotes, y no determinándose diferencias significativas entre las distancias comparadas. Se concluye que se pueden utilizar las dos distancias de siembra con M. oleífera como postes vivo en cercas perimetrales de áreas de pastoreo; siempre y cuando el establecimiento coincida con la época lluviosa y el manejo sea eficiente.

Caracterización del sistema de producción de Finca "San Felipe", Muy Muy, Matagalpa

El presente trabajo se realizó dentro del marco del PROYECTO RAZA REYNA CEE NICARAGUA-ONG 157/86/IT con el objetivo de realizar una Caracterización del Sistema de Producción de la finca San Felipe, en Muy Muy, Matagalpa y su entorno. Se realizó a través de Diagnóstico Estático en la zona y Diagnóstico Dinámico en la finca. Se pudo determinar que la zona de vida correspondiente a Muy Muy es de Trópico Seco Premontano, en transición a zona seca, con precipitaciones promedio anual de 1498.05 mm, 25.02°C de temperatura y 80.30% de humedad relativa. Los suelos son millosoles con alto contenido de materia orgánica y nutriente, excepto fósforo; cuya principal limitante la representa la pendiente elevada en la mayor parte de la zona. Se caracteriza por el predominio de sistemas de producción de doble propósito, de carácter extensivo, en los que se explota ganado Cebuino cruzado con Pardo Suizo y Holsteín principalmente la inversión de capital y de recursos es baja. La alimentación del ganado se basa en el pastoreo, habiendo predominio de pasto Jaragua (Hyparrhenia ruffa), en aproximadamente un 50% siendo el resto pasto natural y grama. Entre los principales factores limitantes identificados se puede mencionar el mal manejo proporcionado a los potreros, disminuyendo la calidad y disponibilidad del forraje ofrecido a los animales, unido a una falta total de técnicas de conservación y una suplementación adecuada. Se encontró que la comercialización afecta el .resultado económico de las fincas por los bajos precios obtenidos en la venta de los productos y por el alto precio a que compran los insumos, el cual está influido por: a) débil estructura del mercado sobre todo para la venta de leche, teniendo que vender forzosamente a plantas acopiadoras como PROLACSA; b) elevada presencia de intermediarios en las operaciones de compra-venta de animales en pie; e) lo alejado que se encuentra la zona de los centros industriales del país y d) las malas vías de penetración. Entre los índices técnicos encontrados en la. zona, según resultados de Diagnóstico Estático, se determinó que la natalidad es del 52.25 % la mortalidad de temeros es del 6.58 % el destete efectivo del 93.42 la mortalidad adulta de terneros es del 5.0 en el periodo de lactancia es de 282.43 días, la producción de leche anual por vaca es de 1282.23 lts. La producción de leche por vaca en verano es de 3.44 lts y en invierno es de 5.64, el número de animales por manzana es de 0.98 y la carga animal es de 0.77 UA/mz Respecto al Sistema de Producción de la Finca "Sn Felipe", éste se caracteriza por ser de Doble Propósito, con mayor énfasis en la producción de leche, el hato presenta un alto grado de encaste con ganado Bos taurus lechero, producto de la utilización de Inseminación Artificial, pudiendo encontrarse principalmente Pardo Suizo, así como Holsteín, Jersey, Guernsey, Simmenta1, Cebú y Reyna, con diferentes grados de cruzamientos entre sí. Las medias de mínimos cuadrados para PL305, PL TOT, LARLA e IPP encontradas fueron de 1603.90, 1893.53 Kg de leche, 288.36 y 496.87 días respectivamente. La PLD resulto de 5.56 lts y la PLD/IPP de 3.23 lts. La• EPP es de 37.15 meses y el número de servicios por concepción (NSC) resultó de 1.57. En el estudio de las principales variables los grupos raciales

Evaluación del sistema de producción de leche "El Corpus" El Menco, Rivas

Para la realización de este estudio se plantearon los siguientes objetivos: contribuir al conocimiento y mejoramiento del sistema de producción de leche "El Corpus" El Menco, Rivas, y de manera específica caracterizar y analizar los componentes del sistema, realizar un anál isis biológico y económico a partir de un estudio de eficiencia y realizar un estudio comparativo de la eficiencia del sistema en dos momentos en el tiempo. Este estudio se realizo en la finca "El Corpus" El Menco, Rivas en el período enero-diciembre del año 2000 y el período julio 2001-junio 2002. La unidad de producción se encuentra localizada a la altura del kilómetro 85 ½ carretera panamericana y 13 kilómetros al este a orilla del lago de Nicaragua, a 70 msnm y una latitud norte de 11°50'16" y una longitud oeste de 85°50'16". Para llevar a cabo la presente investigación se definieron las siguientes etapas generales: Caracterización e identificación del sistema de producción, análisis y comparación del sistema de los dos periodos en estudio, a través de un diagnóstico estático y dinámico. Durante la caracterización se observó que la mayoría de los componentes del sistema presentan óptimas condiciones para lograr una eficiente producción lográndose determinar que existe mal manejo en algunos de ellos. Así mismo en el análisis de eficiencia se logró determinar que las variables productivas del año 2000 en las que se obtuvieron mejores resultados con respecto al período julio 2001-junio 2002 fueron: El porcentaje de parición, porcentaje de mortalidad de terneras y la carga animal, lo cual fue lo contrario para la variable del porcentaje de descarte, la producción de leche/vaca/día y la producción de leche/ha/año. En lo que respecta a las variables reproductivas en las que se obtuvieron mejores resultados fue solamente el numero de servicios por concepción; mientras que para la edad de incorporación, peso de incorporación, edad al primer parto, período de servicio, intervalo entre parto fue lo contrario, no obstante la edad de incorporación y el peso de incorporación, se obtuvieron diferencias significativas a través de la prueba de "t" (a = 0.05); mientras que en la edad al primer parto, período de servicio, intervalo entre parto, no se obtuvieron diferencias. En lo que se refiere a la eficiencia económica del sistema los mejores resultados se obtuvieron en el periodo julio 2001 –junio 2002 el cual fue mas rentable y mas eficiente.

Efecto del sistema lactoperoxidasa en la conservación de la leche cruda en dos fincas de la comunidad Monte Rosa, El Rama - RAAS, Nicaragua

RESUMEN Con el objetivo de conocer el efecto del sistema lactoperoxidasa, mejor conocido como stabilak, para la conservación de la leche, se desarrollo un estudio en El Rama ubicado en la Región Autónoma Sur de Nicaragua, en las fincas El paraíso y Las Lomas, del 17 de Agosto al 24 de Septiembre – 2011, se determinaron dos tratamientos T1 con stabilak y T2 sin stabilak o testigo, se tomaron un total de 480 muestras y se analizaron, para valorar su calidad. En las fincas seleccionadas se realizó el muestreo, tres veces por semana, en cada día se tomaba tres muestras de leche, para cada una de ellas se les determinó la prueba de acidez (204 muestras) y la prueba de alcohol (204 muestras), excepto para la prueba de reductasa que se realizó una por día (72 muestras). Los datos, se pr ocesaron en los programas estadísticos SAS y SPSS. Se encontró que los mejores comportamientos de preservación de la leche fue en la finca Las Lomas y cuando se utilizó el stabilak, donde la acidez reportó veinte y siete muestras con acidez aceptable, de 1 5 a 16 ml NaOH 0.1N/100 ml, con la prueba de alcohol, veinte y siete muestras negativas, en cambio en El Paraíso, veinte y cuatro muestras con acidez aceptable y con la prueba de alcohol reportaron 27 muestras negativas. La clasificación de la leche, A, B y C, se realizó, con la prueba de Reductasa en: A Las Lomas con 13 muestras y El Paraíso con 8, en B: 10 muestras en El Paraíso, 5 en Las Lomas, en C no se reportó ninguna. En conclusión, el efecto del stabilak, mantiene los parámetros de calidad, según normativas nacional, Siendo el sistema lactoperoxidasa más eficaz, cuando se aplican las buenas prácticas de higiene en el ordeño.

Caracterización del sistema de producción artesanal del cerdo criollo (Sus scrofa domesticus) en las comunidades de Ciudad Darío, Terrabona y Bocana de Paiwas

Se realizó una caracterización del sistema de crianza del cerdo criollo en tres municipios de Nicaragua (Ciudad Darío, Terrabona y Bocana de Paiwas). Se entrevistaron a productores aplicando una encuesta de 96 ítems sobre aspectos socioeconómicos, características del sistema de explotación del cerdo criollo y comercialización. La información se analizó y proceso presentando los resultados mediante tablas y gráficos de frecuencia. Los resultados reflejan que la crianza de cerdo criollo la realizan primordialmente las mujeres. La edad del productor oscila en un rango de 39-59 años. La actividad prioritaria para las mujeres es la crianza y engorde de los cerdos, y para los hombres la agricultura, ganadería mayor y crianza de cerdos. La percepción del nivel de vida es mejor en varones que en mujeres.Los productores en general cuentan con acceso al transporte y servicios básicos. El tamaño de las parcelas empleadas va de 1-10 mz.,con tenencia propia. La actividad predominante es la siembra de maíz y frijol en pequeñas áreas para autoconsumo. La comercialización mayormente es la venta de los cerdos en pie en sus lugares de origen, el producto de la venta se invierte en la familia, compra de animales y su hogar. Los problemas más frecuentes en los cerdos son enfermedades, retraso del crecimiento y alimentación, presentándose con mayor frecuencia en la época lluviosa y afectando principalmente a cerdos lactantes y en crecimiento. Se realizan actividades sanitarias básicas, pero desconocen las causas reales de muerte de sus cerdos. Los tipos raciales predominantes son: curro, criollo cruzado, casco de mula, coquimbo y mejorado. Se prefiere utilizar se mentales criollos en monta directa. La tasa de sobrevivencia de crías a l destete es mayor en animales manejados por mujeres (93%). Mayormente los cerdos son manejados al aire libre; el uso de chiqueros con o sin techo es más utilizado por mujeres. El agua es ofrecida ad libitum. La principal fuente de alimentación la constituyen los desperdicios de cocina, suero de leche y maíz, siendo el tipo de suplemento más utilizado la semolina. No cuentan con financiamiento directo para esta actividad. Los productores prefieren criar cerdos criollos por su rusticidad, resistencia a enfermedades, menor exigencia de alimentos y sabor de la carne. El poco incremento de la población de cerdos criollos se debe a problemas de alimentación, mano de obra y comercialización.