This paper deal with a technique for monitoring machining conditions by measuring the vibration of cutting forces at milling machining. The vibrations of cutting forces in milling process were measured and analyzed to be related with processing parameters. The magnitude of cutting force is linearly proportional to the feed rate and cutting depth, and frequency of cutting force is linearly proportional to the rotating speed. Wired and wireless communication methods were applied in transmitting the measured vibration signals and the two methods were compared. The magnitude of the vibration signals transmitted by the wireless communication method was similar to that transmitted by the wired communication method.
This paper presents an in-depth analysis of the nonlinear vibration of microbeams, with a particular emphasis on their application in sports monitoring systems. The research utilizes classical beam theory, modified couple stress theory, and von-Kármán nonlinear parameters to explore the behavior of microbeams. These microbeams are characterized by a non-uniform geometry, with materials that continuously change along the beam radius and a thickness that varies along the beam length. The main contribution lies in its exploration of the stability of smart sensors in sports structures, particularly those with non-uniform geometries. The research findings indicate that these non-uniform microbeams, when used in smart systems made of functionally graded temperature-dependent materials, can operate effectively in thermal environments. The smart system developed in this study demonstrates significant potential for use in sports applications, particularly in monitoring and gathering information. The insights gained from this research contribute to the understanding of the performance and optimization of microbeams in sports applications, particularly in the context of non-uniform geometries. This research, therefore, provides a foundation for the development of advanced, reliable, and efficient monitoring systems in sports applications.
교통하중이나 건설 작업에 의해 야기되는 지반진동은 인접구조물에 손상을 입히거나 인근 주민들의 생활에 큰 불편을 야기할 수 있으므로 중요하게 측정, 관리되어야 한다. 지반진동으로 인해 발생하는 구조물의 손상은 진동의 직접 전파에 의한 구조물의 손상과 지반진동으로 야기된 지반의 부등 침하의 두 가지 원인으로 분류될 수 있다. 지반진동에 의한 피해를 효과적으로 줄이기 위해서는 현장에서의 정화한 진동의 측정이 필수적이다. 본 논문에서는 지반진동의 측정에 사용되어지는 대표적인 진동감지기인 속도계의 검증 방법에 대해 기술하였으며, 주파수대역 출력특성이 검증되어진 개개의 속도계로 부터 진동이 전파되는 매질인 지중에서 지반진동이 측정 가능한 3방향 진동 측정기를 제작하였고 진동측정기의 검증 및 운용법에 대하여 상세히 설명하였다. 또한 제작된 3방향 진동측정기로 열차진동, 말뚝항타진동 및 발파진동을 측정하여 적용성을 평가 하였다.
Loh, Kenneth J.;Tom, Caroline;Benassini, Joseph L.;Bombardelli, Fabian A.
Structural Monitoring and Maintenance
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제1권2호
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pp.183-195
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2014
Scour is one of the leading causes of overwater bridge failures worldwide. While monitoring systems have already been implemented or are still being developed, they suffer from limitations such as high costs, inaccuracies, and low reliability, among others. Also, most sensors only measure scour depth at one location and near the pier. Thus, the objective is to design a simple, low cost, scour hole topography monitoring system that could better characterize the entire depth, shape, and size of bridge scour holes. The design is based on burying a robust, waterproofed, piezoelectric sensor strip in the streambed. When scour erodes sediments to expose the sensor, flowing water excites it to cause the generation of time-varying voltage signals. An algorithm then takes the time-domain data and maps it to the frequency-domain for identifying the sensor's resonant frequency, which is used for calculating the exposed sensor length or scour depth. Here, three different sets of tests were conducted to validate this new technique. First, a single sensor was tested in ambient air, and its exposed length was varied. Upon verifying the sensing concept, a waterproofed prototype was buried in soil and tested in a tank filled with water. Sensor performance was characterized as soil was manually eroded away, which simulated various scour depths. The results confirmed that sensor resonant frequencies decreased with increasing scour depths. Finally, a network of 11 sensors was configured to form a distributed monitoring system in the lab. Their exposed lengths were adjusted to simulate scour hole formation and evolution. Results showed promise that the proposed sensing system could be scaled up and used for bridge scour topography monitoring.
In this study, the performance of a digital pile rebounding and penetration monitoring system (DPRMS) is evaluated and the measurement precision of the DPRMS is improved. The DPRMS is a high speed line-scanning camera system to measure the rebound and penetration of a pile in a construction work. A main problem in the DPRMS is a measurement error, which is caused by a shock or vibration due to a hammer impact. The measurement error is investigated by analyzing vibration signals of the DPRMS during the impact. Moreover, the frequency response functions of the DPRMS are also analyzed. As a result, it is found that the tripod height has an influence on the DPRMS performance and a shorter tripod is better. One more founding in this study is that the DPRMS should be placed with a appropriate distance from a pile for improving the measurement precision.
Bennett, V.;Abdoun, T.;Shantz, T.;Jang, D.;Thevanayagam, S.
Smart Structures and Systems
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제5권6호
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pp.663-679
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2009
The use of Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) accelerometers in geotechnical instrumentation is relatively new but on the rise. This paper describes a new MEMS-based system for in situ deformation and vibration monitoring. The system has been developed in an effort to combine recent advances in the miniaturization of sensors and electronics with an established wireless infrastructure for on-line geotechnical monitoring. The concept is based on triaxial MEMS accelerometer measurements of static acceleration (angles relative to gravity) and dynamic accelerations. The dynamic acceleration sensitivity range provides signals proportional to vibration during earthquakes or construction activities. This MEMS-based in-place inclinometer system utilizes the measurements to obtain three-dimensional (3D) ground acceleration and permanent deformation profiles up to a depth of one hundred meters. Each sensor array or group of arrays can be connected to a wireless earth station to enable real-time monitoring as well as remote sensor configuration. This paper provides a technical assessment of MEMS-based in-place inclinometer systems for geotechnical instrumentation applications by reviewing the sensor characteristics and providing small- and full-scale laboratory calibration tests. A description and validation of recorded field data from an instrumented unstable slope in California is also presented.
A recent work by the authors has demonstrated the feasibility of scour evaluation for Kao-Ping-Hsi Cable-Stayed Bridge simply based on ambient vibration measurements. To further attain the goal of scour monitoring, a key challenge comes from the interference of several environmental factors that may also significantly alter the pier frequencies without the change of scour depth. Consequently, this study attempts to investigate the variation in certain modal frequencies of this bridge induced by several environmental factors. Four sets of pier vibration measurements were taken either during the season of plum rains, under regular summer days without rain, or in a period of typhoon. These signals are analyzed with the stochastic subspace identification and empirical mode decomposition techniques. The variations of the identified modal frequencies are then compared with those of the corresponding traffic load, air temperature, and water level. Comparison of the analyzed results elucidates that both the traffic load and the environmental temperature are negatively correlated with the bridge frequencies. However, the traffic load is clearly a more dominant factor to alternate the identified bridge deck frequency than the environmental temperature. The pier modes are also influenced by the passing traffic on the bridge deck, even though with a weaker correlation. In addition, the variation of air temperature follows a similar tendency as that of the passing traffic, but its effect on changing the bridge frequencies is obviously not as significant. As for the effect from the alternation of water level, it is observed that the frequency baselines of the pier modes may positively correlate with the water level during the seasons of plum rains and typhoon.
Chattering in cutting operations are usually a cumbersome part of the manufacturing process in mechanical. Particular, machining performance such as that of the boring process is limited by cutting condition at the movable components. Among various sources of chatter vibration, detrimental point in cutting condition is found a mechanical condition on overhang. It limits cutting speed, depth, surface roughness and tool wear failure as result because the all properties are varying with the metal removal process. In this case, we have to observe the resonance frequencies of a boring bar for continuous cutting. In the established research, boring bar vibration of cutting system has been measured with the aid of accelerometer. However, the inherent parameters of internal turning operations are severely limit for the real time monitoring on accelerometers. At this point, this paper is proposed other method for real time monitoring during continuous cutting with optical fiber at the inside of boring bar. This method has been used a plastic fiber in the special jig on boring bar by based on experimental modal analysis. In this study, improvement of monitoring system on continuous internal cutting was attempted using optical fiber sensor of inside type because usually chattering is investigated experimentally measuring the variation in chip thickness. It is demonstrated that the optical fiber sensor is possibility to measure of chattering with real time in boring process.
The East gate station area is 205M long and 24m deep which is located 13 meter in front of cultural treasure east gate. The area to be excavated by blasting is composed of granite rocks from 10M depth to 25M. Surface earth extends to up 10M depth. This job site has in involves heavy traffic congestion such as over 10,000 cars passing in rush hour where clossing No 1 lint of subway running 3 minitues head way. This east gate station construction is to be executed for the provent of the setting down of underground level and blasting vibration effects to cultural treasure east gate. Therefore, the caltural treasure committee approved this execution subject to the following condition. 1. Subway gelogical foundation and measured natural frequency 2. Execution of water tight wall 3. Sellection and test of damping material for wall and under rail 4. Measurement of monitoring system during the execution 5. Measurement of histogram system The above two projects was carried out by Dr. Kwang team in KAIST and prof, Han in Hanyang University under accadamic study contract. In the blasting work, for the pourpose of reduced vibration and low explosion velocity such as CCR, Kovex slurry. The 2nd, used electrical caps shall be delay cap and M/S caps in multi delay. The 3rd, drilling pattern is bench cut in open cut and applied control blasting in tunnelling and also shall drill anti-vibration holes as line drilling.
The effects of foundation scour depth and riverbed condition on the natural frequencies of a typical cross-river integral abutment bridge have been studied. The conventional operational modal analysis technique has been employed in order to extract the modal properties of the bridge and the results have been used in the Finite Element (FE) model updating procedure. Two tests have been carried out in two different levels of water and wet condition of the riverbed. In the first test, the riverbed was in dry condition for two subsequent years and the level of water was 10 meter lower than the natural riverbed. In the second test, the river was opened to water flow from the upstream dam and the level of water was 2 meter higher than the natural riverbed. The results of these two tests have also been used in order to find to what extend the presence of water flow in the river and saturation of the surrounding soil affect the bridge natural frequencies. Finally, the updated FE model of the bridge has been applied in a series of parametric analyses incorporating the effect of piles' relative scour depth on the bridge natural frequency of the first four vibration modes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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