An accurate finite element (FE) model of a structure is essential for predicting reliably its dynamic characteristics. Such a model is used to predict the effects of structural modifications for dynamic design of the structure. These modifications may be imposed by design alterations for operating reasons. Most of the model updating techniques neglect damping and so these updated models can't be used for accurate prediction of vibration amplitudes. This paper deals with the basic formulation of damped finite element model updating method and its use for structural dynamic modifications. In this damped damped finite element model updating method, damping matrices are updated along with mass and stiffness matrices. The damping matrices are updated by updating the damping coefficients. A case involving actual measured data for the case of F-shaped test structure, which resembles the skeleton of a drilling machine is used to evaluate the effectiveness of damped FE model updating method for accurate prediction of the vibration levels and thus its use for structural dynamic modifications. It can be concluded from the study that damped updated FE model updating can be used for structural dynamic modifications with confidence.
It is not easy to experimentally obtain the FRF (Frequency Response Function) matrix corresponding to a full set of DOFs (degrees of freedom) for a dynamic system. Utilizing FRF data measured at specific positions, with DOFs less than that of the system, as constraints to describe a damaged system, this study identifies parameter matrices such as mass, stiffness and damping matrices of the system, and provides a damage identification method from their variations. The proposed parameter identification method is compared to Lee and Kim's method and Fritzen's method. The validity of the proposed damage identification method is illustrated in a simple dynamic system.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2004.10a
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pp.331-338
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2004
In this paper, stiffness and damping matrices are experimentally constructed using structural modal information on frequencies, damping ratios and modal vectors, which are obtained by shaking table tests. The acceleration of the shaking table is used as the input signal, and the resulting acceleration of each floor is measured as output signal. The characteristic and limitation of modal information from shaking table test are obtained by Common Based-normalized System Identification(CBSI) technique which is based on time domain information.
A new identification method for a nonproportional damping matrix using the finite element (FE) model updating technique is proposed. Mass and stiffness matrices of the undamped system are identified by FE model updating method. Sensitivity analysis is used to update the FE model, and zero frequencies are considered as design parameters to supplement the information of vibration characteristics. The nonproportional damping matrix is identified through the proposed method. A numerical example is considered to verify the performance of the proposed method. As a result, the damping matrix of the nonproportional system is estimated accurately.
Park, Sok-Chu;Park, Young-Bum;Park, Kyoung-Il;Je, Hye-Kwang;Yi, Geum-Joo
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.35
no.2
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pp.271-277
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2011
An identification method of the structural damping matrix for a steel bar by the genetic algorithm is proposed. Supposing the damping matrix were in proportion to the stiffness matrix, the proportional factors can be identified from the curve fitting of the experimental frequency response function(FRF) by the genetic algorithm. Applying the identified damping matrix to FEM of a beam model, the values of the objective function could be reduced to about 1/60 in comparison with conventional FEM model without damping. The damping matrices of some sub-structures which have large damping partly could be identified by the algorithm, and they could be used as some parts of the FEM model for a whole structure.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.11a
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pp.863-869
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2007
An improved method based on a normal frequency response function (FRF) is proposed to identify structural parameters such as mass, stiffness and damping matrices directly from the FRFs of a linear mechanical system. The method for estimating structural parameters directly from the measured FRFs of a structure is presented. This paper demonstrates that the characteristic matrices are extracted more accurately by using a weighted equation and eliminating the matrix inverse operation. The method is verified for a four degree-of-freedom lumped parameter system and an eight degree-of-freedom finite element beam. Experimental verification is also performed for a free-free steel beam whose size and physical properties are the same as those of the finite element beam. The results show that the structural parameters, especially the damping matrix, can be estimated more accurately by the proposed method.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.6
no.4
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pp.904-921
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2014
The main objective of this paper is to propose a new Finite Element (FE) model updating technique for damped beam structures. The present method consists of a FE model updating, a Degree of Freedom (DOF) reduction method and a damping matrix identification method. In order to accomplish the goal of this study, first, a sensitivity-based FE model updating method using the natural frequencies and the zero frequencies is introduced. Second, an Iterated Improved Reduced System (IIRS) technique is employed to reduce the number of DOF of FE model. Third, a damping matrix is estimated using modal damping ratios identified by a curve-fitting method and modified matrices which are obtained through the model updating and the DOF reduction. The proposed FE model updating method is verified using a real cantilever beam attached damping material on one side. The updated result shows that the proposed method can lead to accurate model updating of damped structures.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.9
no.2
s.42
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pp.1-6
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2005
The purpose of this paper is to evaluate the performance of an MR fluid damper for seismic vibration control of a structure in terms of equivalent linear damping based on linearization technique and to experimentally verify the results from linearization technique by comparing them to those from system identification testing of a building structure with the MR damper. First, among various models for the MR damper, the equivalent damping is estimated for the Bingham model which is mathematically simple. Second, the transfer function of a building structure with the MR damper is obtained by performing shaking table tests and the damping matrices of the structure are constructed using the modal information obtained by the transfer function. It is observed that the damping mathematically estimated using linearization technique for the Bingham model matches well with the damping coefficient experimentally obtained by system identification.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2004.11a
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pp.421-424
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2004
Model updating is a very active research field, in which significant efforts has been invested in recent years. Model updating methodologies are invariably successful when used on noise-free simulated data, but tend to be unpredictable when presented with real experimental data that are-unavoidably-corrupted with uncorrelated noise content. In this paper, Reanalysis using frequency response functions for correlating and updating dynamic systems is presented. A transformation matrix is obtained from the relationship between the complex and the normal frequency response functions of a structure. The transformation matrix is employed to calculate the modified damping matrix of the system. The modified mass and stiffness matrices are identified from the normal frequency response functions by using the least squares method. Full scale pseudo dynamic pier test is employed to illustrate the applicability of the proposed method. The result indicate that the damping matrix of correlated finite element model can be identified accurately by the proposed method. In addition, the robustness of the new approach uniformly distributed measurement noise is also addressed.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2004.10a
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pp.323-330
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2004
The purpose of this paper is to experimentally identify the finite element (FE) model of a building structure with magnetorheological (MR) fluid damper. Using FE model based system identification (FEBSI) technique, The model of MR damper having nonlinear characteristics is expressed with equivalent linear properties such as mass, stiffness, and damping. Bingham model is used for MR damper modeling. The equivalent stiffness and damping matrices of MR damper are predicted by applying an equivalent linearization technique, and those values are compared with the experimentally obtained ones.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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