• Wind and Structures
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• 제16권6호
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• pp.561-577
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• 2013

Rational Functions are used to express the self-excited aerodynamic forces acting on a flexible structure for use in time-domain flutter analysis. The Rational Function Approximation (RFA) approach involves obtaining of these Rational Functions from the frequency-dependent flutter derivatives by using an approximation. In the past, an algorithm was developed to directly extract these Rational Functions from wind tunnel section model tests in free vibration. In this paper, an algorithm is presented for direct extraction of these Rational Functions from section model tests in forced vibration. The motivation for using forced-vibration method came from the potential use of these Rational Functions to predict aerodynamic loads and response of flexible structures at high wind speeds and in turbulent wind environment. Numerical tests were performed to verify the robustness and performance of the algorithm under different noise levels that are expected in wind tunnel data. Wind tunnel tests in one degree-of-freedom (vertical/torsional) forced vibration were performed on a streamlined bridge deck section model whose Rational Functions were compared with those obtained by free vibration for the same model.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제68권1호
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• pp.103-119
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• 2018

In the present research, an attempt is made to obtain a semi analytical solution for both nonlinear natural frequency and forced vibration of embedded functionally graded double layered nanoplates with all edges simply supported based on nonlocal strain gradient elasticity theory. The interaction of van der Waals forces between adjacent layers is included. For modeling surrounding elastic medium, the nonlinear Winkler-Pasternak foundation model is employed. The governing partial differential equations have been derived based on the Mindlin plate theory utilizing the von Karman strain-displacement relations. Subsequently, using the Galerkin method, the governing equations sets are reduced to nonlinear ordinary differential equations. The semi analytical solution of the nonlinear natural frequencies using the homotopy analysis method and the exact solution of the nonlinear forced vibration through the Harmonic Balance method are then established. The results show that the length scale parameters give nonlinearity of the hardening type in frequency response curve and the increase in material length scale parameter causes to increase in maximum response amplitude, whereas the increase in nonlocal parameter causes to decrease in maximum response amplitude. Increasing the material length scale parameter increases the width of unstable region in the frequency response curve.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제24권5호
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• pp.543-560
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• 2006

In this paper, first, the equations of motion for a rectangular isotropic plate have been derived. This derivation is based on the Von Karmann theory and the effects of shear deformation have been considered. Introducing an Airy stress function, the equations of motion have been transformed to a nonlinear coupled equation. Using Galerkin method, this equation has been separated into position and time functions. By means of the dimensional analysis, it is shown that the orders of magnitude for nonlinear terms are small with respect to linear terms. The Multiple Scales Method has been applied to the equation of motion in the forced vibration and free vibration cases and closed-form relations for the nonlinear natural frequencies, displacement and frequency response of the plate have been derived. The obtained results in comparison with numerical methods are in good agreements. Using the obtained relation, the effects of initial displacement, thickness and dimensions of the plate on the nonlinear natural frequencies and displacements have been investigated. These results are valid for a special range of the ratio of thickness to dimensions of the plate, which is a characteristic of the Multiple Scales Method. In the forced vibration case, the frequency response equation for the primary resonance condition is calculated and the effects of various parameters on the frequency response of system have been studied.

• 융합정보논문지
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• 제11권3호
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• pp.132-139
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• 2021

고감쇠 차량이 둔턱(bumped barrier)을 넘어갈 때 발생하는 강제 진동의 응답 특성이 연구되었고, 이와 관련하여 특히 강제 진동 차량에서 변위, 속도 및 가속도의 응답 거동을 분석하였다. 또한, 각각의 응답을 얻기 위해 Runge-Kutta-Gill의 수치해석법을 수행하여 시간영역의 분석을 하였다. 강제 진동 모델의 여러 고감쇠 조건으로 응답 특성을 얻을 수 있었고 질량, 감쇠 및 강성을 달리하여 수치 분석 후, 임펄스 충격력으로 차체에 가해지는 모델을 고려하여 강제력에 의한 차량 모델의 응답 특성을 얻었고 실험 결과와 비교하여 그 모델의 타당성을 밝혔다. 진폭 및 차량의 고유진동수도 고려하여 분석하였고 차량 모델의 나이키스트 선도를 구하여 고감쇠의 정도에 따라 특성을 분석할 수 있었다. 상이한 질량, 감쇠 및 강성에 따라 임펄스 충격력에 의한 강제 진동 응답 특성을 분석하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.7-12
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• 2007

본 연구에서는 선행연구에 의해 설계되어진 20인승급 소형 위그선의 주날개 구조를 엔진 및 프로펠러에 의해 유발되는 진동을 가진력으로 하여 강제진동 해석을 수행하였다. 대상 위그선은 왕복엔 진을 날개에 장착하여 프로펠러에 의한 추력으로 비행하며， 미는 형식(Pusher Type)의 엔진 배열을 취하고 있다. 유한요소해석을 위해서 구조해석 상용프로그랩인 MSC/NASTRAN을 사용하였으며， 엔진의 주요 진동 특성인 X-mode 와 Y-mode 그리고 Z-mode를 특정 가진 주파수로 하여 주파수 응답 해석을 수행하였고, 엔진의 추력방향 진동 모드인 X-mode를 프로펠러의 회전에 의해 진동을 수반하는 가진 추력으로 가정하여 과도응답 해석을 수행한 후 날개의 진동 특성을 살펴보았다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제16권10호
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• pp.1050-1056
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• 2006

In this paper, a new method for the stability analysis of a pipe conveying fluid which pulsates periodically is presented. The finite element model is formulated liking into consideration of the effects of the fluid pulsating in a pipe. The damping and stiffness matrices in the finite element equation vary with time due to pulsating fluid. Coupled effects of several harmonic components in the velocity of fluid to a pipe is discussed. A new unstable region appears which will not appear in the stability analysis of single pulsating frequency. A method to directly estimate the forced response of pipe is also discussed. The results presented in this paper are verified by the time domain analysis.

• 융합정보논문지
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• 제12권3호
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• pp.151-157
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• 2022

차량의 진행을 근사화한 외부 가진력을 고려한 강제 진동에서의 주파수 특성을 알아보고자 하였고, 다양한 가진 진폭과 주파수를 갖는 외력이 작용하면서 차량이 둔턱을 넘어갈 때에 차량에서 일어나는 주파수 영역의 진동특성을 분석하였다. 응답은 수치해석을 통하여 변위, 속도 및 가속도 등의 응답을 구하였고 이들을 FFT 처리하여 각 시간 응답의 FRF(Frequency response function) 주파수 특성을 분석하였다. 특히, 차량 고유모드와 외부 가진 모드의 발생 위치를 확실하게 비교하여 밝혔고 외부 가진력에 의한 강제진동 모델에서 변위, 속도 및 가속도의 거동과 주파수 응답함수에서의 고유모드의 위치와 주변의 가진 모드 분포 및 파워 스펙트럼, 실수부와 허수부의 FRF도 나타났으며 각 FRF에서 근접 모드 특성도 분석하였다. 외부 가진력으로 정현파의 가진력과 임펄스 가진력에 의한 둔턱 주파수를 고려하여 가정한 근사 모델에서 발생 모드를 구별할 수 있었다. 상당하는 질량, 감쇠 및 강성을 변화하는 여러 시스템에서 강제진동의 응답특성을 체계적으로 다루었다.

• 융합정보논문지
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• 제11권9호
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• pp.130-137
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• 2021

주파수를 갖는 외부 가진력에 의하여 강제 진동의 특성을 가진력의 진폭과 주파수에 따라 그 특성을 분석하였다. 변위, 속도 및 가속도를 얻기 위해 수치해석을 수행하여 주파수 응답을 얻었고 특히 주파수 영역에서 시스템 고유진동수와 가진 주파수의 발생 위치를 밝히고자 각각의 FRF의 분석을 하였다. 외부 가진에 의한 진동모델에서 변위, 속도 및 가속도의 거동과 주파수 응답함수에서 고유진동 주파수와 주변의 가진 모드 분포도 파워 스펙트럼과 실수부와 허수부의 FRF 에서 나타났으며 각 모드 특성도 구하였다. 진동의 응답은 가진 신호의 크기와 주파수를 주어 정현파의 가진력으로 외부 가진력을 근사화 하였고 이런 가진력에 의하여 발생하는 모드를 구별할 수 있었다. 상당 질량, 감쇠 및 강성을 변화시켜 수치 분석 후 외부 가진력에 의한 강제 진동 응답 특성을 체계적으로 분석하였다.

• Earthquakes and Structures
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• 제4권4호
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• pp.397-428
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• 2013

This paper examines whether the "effective period" of bilinear isolation systems, as defined invariably in most current design codes, expresses in reality the period of vibration that appears in the horizontal axis of the design response spectrum. Starting with the free vibration response, the study proceeds with a comprehensive parametric analysis of the forced vibration response of a wide collection of bilinear isolation systems subjected to pulse and seismic excitations. The study employs Fourier and Wavelet analysis together with a powerful time domain identification method for linear systems known as the Prediction Error Method. When the response history of the bilinear system exhibits a coherent oscillatory trace with a narrow frequency band as in the case of free vibration or forced vibration response from most pulselike excitations, the paper shows that the "effective period" = $T_{eff}$ of the bilinear isolation system is a dependable estimate of its vibration period; nevertheless, the period associated with the second slope of the bilinear system = $T_2$ is an even better approximation regardless the value of the dimensionless strength,$Q/(K_2u_y)=1/{\alpha}-1$, of the system. As the frequency content of the excitation widens and the intensity of the acceleration response history fluctuates more randomly, the paper reveals that the computed vibration period of the systems exhibits appreciably scattering from the computed mean value. This suggests that for several earthquake excitations the mild nonlinearities of the bilinear isolation system dominate the response and the expectation of the design codes to identify a "linear" vibration period has a marginal engineering merit.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2001년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.136-143
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• 2001

In this study, a numerical analysis for soil-pile interaction systems in multi-layered half planes under a forced vibration is presented. The soil-pile interaction system is divided into two parts, so called near field and far field. The near field soil using finite elements and piles using beam elements are modeled. The far field soil media is implemented using boundary elements those can automatically satisfy the condition of wave radiation. These two fields are numerically coupled by imposing displacement compatibility condition at the interface between the near field and the far field. For the verification, the forced vibration test was simulated and the response under horizontal and vertical harmonic loads at the pile cap in the layered half plane was determined. The results are compared to the theoretical and experimental results of the literatures to verify the proposed soil-pile interaction analysis formulation.