This paper presents active vibration control scheme of multi-mode forced vibration using piezocetamic sensors and actuators. The control scheme adopted is the Positive Position Feedback (PPF) control. Among various vibration control techniques. PPF control technique makes use of generalized displacement measurements to accomplish the vibration suppression. Two independent controllers are implemented to control the first and the second modes of the beam under external excitation. Experimental results for various damping ratios and feedback gains of the PPF controllers are compared with respect to the contorl efficiency. The results indicate that steady state vibration under wide band excitation can be controlled effectively when multiple sets of PZT sensors and actuators were used with PPF control technique.
가진 정현파 강제력에 의한 강제 진동의 특성이 연구되었고 또한, 주파수 영역에서 FRF의 수치 분석을 자세히 수행하였다. 이와 관련하여 강제 진동 모델에서 변위, 속도 및 가속도의 응답을 구하였다. 고유 주파수 주변의 실수부와 허수부의 FRF 특성도 각 경우에 따라 구하였다. 시간 영역에서의 강제 진동의 응답분석은 정현파 강제 진동의 특성을 식별할 수 있다. 변위, 속도 및 가속도 등의 응답을 얻기 위해 Runge-Kutta-Gill 방법의 수치해석 기법을 수행하여 강제력 주파수에 따른 응답을 얻었고 이 주파수는 응답에 큰 영향을 미치지 않았다. 또한, FRF는 강제 진동의 고유 특성을 나타내고 있으며 이러한 강제 진동 모델의 각 감쇠 조건에서 이러한 응답분석을 성공적으로 자세하게 얻을 수 있었다. 상이한 질량, 감쇠 및 강성에 대한 수치 분석 후, 정현파 강제력에 의한 강제 진동 응답 특성을 강제력의 진폭 및 주파수를 동시에 고려하여 분석되었다.
한국소음진동공학회 1997년도 춘계학술대회논문집; 경주코오롱호텔; 22-23 May 1997
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pp.407-412
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1997
There has been a recent surge of research interest on the smart structure. This paper presents active vibration control scheme of multi-mode forced vibration using piezoceramic sensors/actuators. The control scheme adopted is the Positive Position Feedback control. Among various vibration control techniques, PPF control technique makes use of generalized displacement measurements to accomplish vibration suppression. Two independent controllers are implemented to control the first and the second modes of the beam under external excitation. Experimental results for various damping ratio and feedback gains of the PPF controllers are compared with respect to the control efficiency. The results indicate that steady state vibration under wideband excitation can be controlled effectively when multiple sets of PZT sensors/actuators were used with PPF control technique.
Axially damped forced vibration responses of viscoelastic nanorods are investigated within the frame of the modal analysis. The nonlocal elasticity theory is used in the constitutive relation of the nanorod with the Kelvin-Voigt viscoelastic model. In the forced vibration problem, a cantilever nanorod subjected to a harmonic load at the free end of the nanorod is considered in the numerical examples. By using the modal technique, the modal expressions of the viscoelastic nanorods are presented and solved exactly in the nonlocal elasticity theory. In the numerical results, the effects of the nonlocal parameter, damping coefficient, geometry and dynamic load parameters on the dynamic responses of the viscoelastic nanobem are presented and discussed. In addition, the difference between the nonlocal theory and classical theory is investigated for the damped forced vibration problem.
The forced vibration characteristics for two impulse forces with time lag was discussed in the vehicle dull progress model. Detailed numerical analyses of the time domain were performed systematically. By the two exciting impulse forces, the responses of displacement, the velocity, and the acceleration were investigated in detail for the vehicle's vibration. Notably, the forced vibration responses in the time domain can be used to identify and monitor several vehicle vibration models. In order to define the responses of displacement, the velocity, and the acceleration, we applied a numerical technique (i.e., the Runge-Kutta-Gill method[1,2]). These variables were subsequently used to analyze the vehicle's vibration according to the time lapse and while it passed over a bump stock; moreover, the characteristics of the variables were analyzed in detail according to their force conditions. Finally, the intrinsic characteristics of the forced vibration were discussed in the context of the automobile model. Overall, our results indicate that the tested method can be successfully applied under different damped conditions.
An exact solution is obtained for forced torsional vibration of a finite class 622 piezoelectric hollow cylinder with free-free ends subjected to dynamic shearing stress and time dependent electric potential at both internal and external surfaces. The solution is first expanded in axial direction with trigonometric series and the governing equations for the new variables about radial coordinate r and time t are derived with the aid of Fourier series expansion technique. By means of the superposition method and the separation of variables technique, the solution for torsional vibration is finally obtained. Natural frequencies and the transient torsional responses for finite class 622 piezoelectric hollow cylinder with free-free ends are computed and illustrated.
An observatory termed 'Steel Swing' has been developed, where a 15000 kg pendulum is hanged from a stiff steel frame. A building element can be tested after inserted between the pendulum and the frame. Free vibration, forced vibration tests and earthquake monitoring were performed on an exposed-type steel column base. The response records monitored during natural earthquakes were used to identify the vibration property of the specimen. Identified system gain was approximated by a theoretical gain of linear SDOF system, and the response calculated based on such a linear system agrees with the monitored response fairly well. This research technique can be applied to check the behaviors of new materials and new details of connections and the safety of non-structural elements as well.
The finite element method(FEM) is the most widely used and powerful method for structural analysis. In general, in order to analyze complex and large structures, we have used the FEM. However, it is necessary to use a large amount of computer memory and computation time for solving accurately by the FEM the dynamic problem of a system with many degree-of-freedom, because the FEM has to deal with very large matrices in this case. Therefore, it was very difficult to analyze the vibration for plate structures with a large number of degrees of freedom by the FEM on a personal computer. For overcoming this disadvantage of the FEM without the loss of the accuracy, the finite element-transfer stiffness coefficient method(FE-TSCM) was developed. The concept of the FE-TSCM is based on the combination of modeling technique in the FEM and the transfer technique in the transfer stiffness coefficient method(TSCM). The merit of the FE-TSCM is to take the advantages of both methods, that is, the convenience of the modeling in the FEM and the computation efficiency of the TSCM. In this paper, the forced vibration analysis algorithm of plate structures is formulated by the FE-TSCM. In order to illustrate the accuracy and the efficiency of the FE-TSCM, results of frequency response analysis for a rectangular plate, which was adopted as a computational model, were compared with those by the modal analysis method and the direct analysis method which are based on the FEM.
Modal expansion technique (MET) is a method to estimate the vibration fields of flexible structures by using eigenmodes of the structure and the signals of sensors. It is the useful method to estimate the vibration fields but has the truncation error since it only uses the limit number of the eigenmodes in the frequency of interest. Even though block-wise MET performed frequency block by block with different valid eigenmodes was developed, it still has the truncation error due to the absence of other eigenmodes. Thus, this paper suggested an improved block-wise modal expansion technique. The technique recovers the truncation errors in one frequency block by utilizing other eigenmodes existed in the other frequency blocks. It was applied for estimating the vibration fields of a cylindrical shell. The estimated results were compared to the vibration fields of the forced vibration analysis by using two indices: the root mean square error and parallelism between two vectors. These indices showed that the estimated vibration fields of the improved block-wise MET more accurately than those of the established METs. Especially, this method was outstanding for frequencies near the natural frequency of the highest eigenmode of each block. In other words, the suggested technique can estimate vibration fields more accurately by recovering the truncation errors of the established METs.
Arani, Ali Ghorbanpour;Pourjamshidian, Mahmoud;Arefi, Mohammad
Smart Structures and Systems
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제22권1호
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pp.105-120
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2018
In this paper, the nonlinear free and forced vibration responses of sandwich nano-beams with three various functionally graded (FG) patterns of reinforced carbon nanotubes (CNTs) face-sheets are investigated. The sandwich nano-beam is resting on nonlinear Visco-elastic foundation and is subjected to thermal and electrical loads. The nonlinear governing equations of motion are derived for an Euler-Bernoulli beam based on Hamilton principle and von Karman nonlinear relation. To analyze nonlinear vibration, Galerkin's decomposition technique is employed to convert the governing partial differential equation (PDE) to a nonlinear ordinary differential equation (ODE). Furthermore, the Multiple Times Scale (MTS) method is employed to find approximate solution for the nonlinear time, frequency and forced responses of the sandwich nano-beam. Comparison between results of this paper and previous published paper shows that our numerical results are in good agreement with literature. In addition, the nonlinear frequency, force response and nonlinear damping time response is carefully studied. The influences of important parameters such as nonlocal parameter, volume fraction of the CNTs, different patterns of CNTs, length scale parameter, Visco-Pasternak foundation parameter, applied voltage, longitudinal magnetic field and temperature change are investigated on the various responses. One can conclude that frequency of FG-AV pattern is greater than other used patterns.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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