In this study, dynamic stability of discontinuous free Timoshenko beam, barring a concentrated mass, under constant follower force is considered. Governing differential equations are derived based on the extended Hamilton's principle and finite element method is applied for numerical analysis. Conclusions of the study are as follows : (1) Without force direction control, (i) the critical follower force at instability is increased with concentrated mass regardless of discontinuity. (ii) the minimum critical follower force is located in the vicinity of discontinuity position .xi.$_{d}$=0.75. (iii) at mass location .mu. .leq.0.5 the force at instability is decreased as magnitude of concentrated mass is increased but, at .mu. .geq. 0.5 the force is increased as the mass is increased. (2) With force direction control, (i) shear deformation parameter S contributes insignificantly to the force at instability when S>10$^{[-993]}$ (ii) maximum critical follower force can be obtained for the discontinuity location .xi.$_{d}$=0.25. (iii) the critical follower force is increased as magnitude of concentrated mass .alpha. is increased at mass location .mu. .geq.0.4, but is increased, .mu ..leq.0.4.4.
The dynamic stability problem of nonconservative system is one of the important problems. In this study, flexible missile with mass variation is regarded as a free Timoshenko beam subjected to a controlled follower force. The stability was studied numerically through the finite element method. Through the study, the obtained results are as follows: [1] Without force direction control (1) In the case of no mass reduction, the existence of concentrated mass increases critical follower force. (2) Mass reduction rate of the beam slightly effects on the change of critical follower force. [2] With force direction control (1) Shear deformation parameter S contributes insignificantly to the force at instability when $S{\geq}10^4$. (2) With mass variation, increase of concentrated mass increases critical follower force at instbility. (3) The type of promary instability is determined by the sensor location.
The paper describes the parametric instability of free-free beams subjected to a controlled pulsating follower force. The beam has a tip rigid body not a mass point, and the direction of pulsating follower force is controlled by the direction control sensor. Equations of motion are derived by Hamilton's principle and the instability regions are obtained by finite element formulation. The effects of magnitude, rotary inertia, the distance between free end of the beam and the center of gravity of the rigid body on the instability types and regions are investigated by the change of the constant and periodic part of the follower force.
본 논문은 복수 집중질량을 갖고 제어 종동력을 받는 자유 Timoshenko보의 동적 안정성에 관한 것으로, 비행중의 미사일이나 로켓의 연료탱크, Payload등의 기계장치부를 복수의 집중질량으로 간주하여 이러한 항공우주 구조물들이 추진력인 종동력을 받을때에 대한 계의 동적 안정성을 판별한다. 수학적 모델에 대한 운동방정식은 확장된 해밀톤 원리를 이용한 유한요소법에 의해 유도되며, 복수 부가질량의 위치 및 크기변화, 센서의 위치 및 게인(gain)의 변화에 따른 계의 안정성 지도(stability maps)를 보여준다. 또한 보의 전단 변형이나 회전관성의 효과 뿐만아니라, 추질력의 방향이 제어되는 경우와 제어되지 않는 경우에 대한 최대 추진력 값이 수치 시뮬레이션을 통해 예측된다.
This paper deals with a uniform cantilever Euler-Bernoulli beam subjected to follower and transversal force at its free end as a model for a pipe conveying fluid under electromagnetic damper force. The electromagnetic damper is composed of a permanent-magnet DC motor, a ball screw and a nut. The main objective of the current work is to reduce the pipe vibration resulting from the fluid velocity and allow it to transform into electric energy. To pursue this goal, the stability and vibration of the beam model was studied using Ritz and Newmark methods. It was observed that increasing the fluid velocity results in a decrease in the motion of the free end of the pipe. The results of simulation showed that the designed semiactive electromagnetic damper controlled by on-off damping control strategy decreased the vibration amplitude of the pipe about 5.9% and regenerated energy nearly 1.9 (mJ/s). It was also revealed that the designed semi-active electromagnetic damper has better performance and more energy regeneration than the passive electromagnetic damper.
In this paper, the stability of a flexible missle, idealized as a free-free beam, is evaluated by using the finite element method. For the study, heavy machinery part is modeled as a concentrated mass and the thrust, which is controlled by a feedback sensor located at a predetermined position, is considered as a constant follower force. The aerodynamic forces, the structural damping, the cross sectional variation servo lag effect are neglected in this study. With unconstrained variational principle, the finite element method is applied to the nondimensionalized beam eqution. The matrix eigenvalue equation is obtained and the eigenvalues are calculated by a computer for the stability analysis. The stability is evaluated by the inspection of the eigenvalues are calculated by a computer for the stabilith analysis. The stabilith is evaluated by the inspection of the eigenvalues of the problem. For the study, the behaviors of the eigenvalues at various thrusts and the effects of the magnitudes and positions of the concentrated mass and directional control constant are analyzed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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