Computational Structural Engineering : An International Journal
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제3권1호
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pp.61-68
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2003
A recently developed semi-active control system employing magneto-rheological (MR) fluid dampers is applied to vibration control of a wind excited tall building. The semi-active control system with MR fluid dampers appears to have the reliability of passive control devices and the adaptability of fully active control systems. The system requires only small power source, which is critical during severe events, when the main power source may fail. Numerical simulation studies are performed to demonstrate the efficiency of the MR dampers on the third ASCE benchmark problem. Multiple MR dampers are assumed to be installed in the 76-story building. Genetic algorithm is applied to determine the optimal locations and capacities of the MR dampers. Clipped optimal controller is designed to control the MR dampers based on the acceleration feedback. To verify the robustness with respect to the variation of the external wind force, several cases with different wind forces are considered in the numerical simulation. Simulation results show that the semi-actively controlled MR dampers can effectively reduce both the peak and RMS responses the tall building under various wind force conditions. The control performance of the MR dampers for wind is found to be fairly similar to the performance of an active tuned mass damper.
In this paper, a sliding mode controller of a fluid engine mount using MR (Magneto-Rheological) fluid was discussed When the MR fluid is applied to a fluid mount, resistance of MR fluid can be controlled by electro-magnetic valve installed in the inertia track. Since the rheological property of the MR fluid shows a function of shear rate, the damping characteristics of the mount will be change according to the frequency. Changing an applied magnetic field to the valve changes the property of the mount, such as the resistance of the MR fluid, the notch and the resonant frequencies due to the fluid passing, quantity of the fluid passing, the effective piston area of the volumetric damping and stiffness. Therefore, the fluid mount using MR fluid can be regarded as a variable structure system The sliding mode control known well as a particular type of variable structure control was introduced in this study. The sliding mode control, which has inherent robustness, is also expected to improve the control performance in the engine mount The sliding mode controller for the mount formatted by taking into account the response property with a time constant to MR fluid and the variable mount property. The motion equations of the fluid mount are derived from Newton's law of motion and used in numerical simulation. Numerical simulations illustrate the effectiveness of the sliding mode controller.
본 논문에서는 미국토목학회(ASCE)의 사장교에 대한 첫번째 벤치마크 문제를 이용하여 제어-구조물 상호작용을 고려한 새로운 반능동 제어 기법을 제안하였다. 이 벤치마크 문제에서는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri 주에 건설 중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고, Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계단계에서부터 내진 문제에 대하여 자세하게 고려되었다. 상세 설계 도면을 기반으로 하여 교량의 전체적인 거동 특성을 정확하게 나타낼 수 있는 3차원 모델이 만들어졌고, 사장교의 제어 성능에 관련된 평가 기준이 수립되었다. 본 연구에서는 제어 가능한 유체 감쇠기에 속하는 MR 유체 감쇠기를 제어 장치로 제안하였고, 기존 연구에서 MR 유체 감쇠기를 포함한 구조물의 제어에 효율적이라고 검증된 clipped-optimal 알고리듬을 제어 알고리듬으로 사용하였다. 또한, 실제 규모의 MR 유체 감쇠기 실험 결과를 이용하여 수치해석에 이용할 수 있는 동적 모델을 개발하였다. MR 유체 감쇠기는 제어 가능한 에너지 소산장치이며 구조물에 에너지를 가하지 않기 때문에 제안된 제어 기법은 한정입출력 안정성이 보장된다. 수치해석을 통해, MR 유체 감쇠기를 이용한 반능동 제어 기법이 사장교의 응답 감소에 효과적인 방법임을 증명하였다.
The surface integrity of micro-machined products affects the performance of products significantly. Micro-burrs resulting from micro-cutting degrades the surface quality. Therefore it is desired to eliminate them completely and many studies have been undertaken for this purpose. In this study, micro-end-milling was carried out on nickel alloy and brass materials commercially used for light guide plate mold in 3-D optical devices. After completing this micro-machining, the burr heights were measured with a microscope. Then, deburring was done on the machined edges using the MR jet polishing method. A jet angle of $0^{\circ}$ and deburring times of 1, 3, and 5 min. were chosen. It was found that burrs were completely eliminated after 5 min of MR fluid jet polishing.
The physical properties of recycled polyester yarns according to recycling methods were investigated. Virgin polyester draw texturized yarn(DTY), material-recycled(MR) polyester DTY and chemical-recycled(CR) polyester DTY were prepared. Surface morphology, thermal property, micro-structure and mechanical property of recycled polyester yarns were estimated. SEM-EDS analysis showed that the CR PET yarn had better crimp and more stable structure than MR PET yarn. Tm of the MR PET yarn was higher than that of the CR PET yarn. The intensity of the crystallization peak of the CR PET yarn was a little higher than that of the MR PET yarn. Tensile strength of the MR PET yarn was slightly higher than that of the CR PET yarn. Breaking elongation of the CR PET yarn was slightly higher than that of the MR PET yarn.
This article is all about using the MR damper with an external lever system for mitigation torsional and transitional lateral displacements by using of PID control algorithm. The torsional modes are so destructive and can be varied during an earthquake therefore, using a semi-active control system mostly recommended for them. In this paper the corner lateral displacement of each floor obtains and then it equivalents in a solid member and it connects to an MR damper, which relies to a rigid structure to reduce the response. An MR damper is a semi-active control system, which can absorb a lot of energy by injecting current to it. This amount of current is very low and needs low power supply, but it increases the amount of damper force, rather than inactive systems like viscous dampers. This paper will show the appropriate algorithm for current injection into MR damper when the eccentricity of the load is changed by using of Bouc-Wen and Bingham's methods and illustrates the coincidence of them.
To reduce the vibration of cable-stayed bridges, conventional magnetorheological (MR) damper control system (CMRDS), with separate power supply, sensors and controllers, is widely investigated. In this paper, to improve the reliability and performance of the control system, one adaptive MR damper control system (AMRDS) consisting of MR damper and piezoelectric energy harvester (PEH) is proposed. According to piezoelectric effect, PEH can produce energy for powering MR damper. The energy is proportional to the product of the cable displacement and velocity. Due to the damping force changing with the energy, the new system can be adjustable to reduce the cable vibration. Compared with CMRDS, the new system is structurally simplified, replacing external sensor, power supply and controller with PEH. In the paper, taking the N26 cable of Shandong Binzhou Yellow River Bridge as example, the design method for the whole AMRDS is given, and simple formulas for PEH are derived. To verify the effectiveness of the proposed adaptive control system, the performance is compared with active control case and simple Bang-Bang semi-active control case. It is shown that AMRDS is better than simple Bang-Bang semi-active control case, and still needed to be improved in comparison with active control case.
In this paper, an experimental study was carried out for vibration control of cable bridges with structurally flexible characteristics. For the experiment on vibration control, a model bridge was constructed by reducing the Seohae Grand Bridge and the shear type MR damper was designed using the wind load response measured at Seohae Grand Bridge. The shear type MR damper was installed in the vertical direction at the middle span of the model bridge, and dynamic modeling was performed using the power model. The tests of the vibration control were carried out by non-control, passive on/off control and Lyapunov control method on model bridge with scaled wind load response. The performance of the vibration control was evaluated by calculating absolute maximum displacement, RMS displacement, absolute maximum acceleration, RMS acceleration, and size of applied power using the response (displacement, acceleration, etc.) from the model bridge. As a result, the power model was effective in simulating the nonlinear behavior of the MR damper, and the Lyapunov control method using the MR damper was able to control the vibration of the structure and reduce the size of the power supply.
A semi-active control platform comprising the mechanical model of magnetorheological (MR) dampers, the bang-bang control law and damage material models is developed, and the simulation method of steel plate shear wall (SPSW) and optimization method for capacity design of MR dampers are proposed. A 15-story steel frame-SPSW structure is analyzed to evaluate the seismic performance of nonlinear semi-active controlled structures with optimal designed MR dampers, results indicate that the control platform and simulation method are stable and fast, and the damage accumulation effects of uncontrolled structure are largely reduced, and the seismic performance of controlled structures has been improved.
For the semiactive vibration control, a variable damper and proper control systems are essential. In this research, a controllable damper was designed using the MR fluids and its mechanical properties such as damping constant and response time were measured. Since the response time of the MR damper was much longer than nominal MR fluid response time, the time delay of the damper should be considered in the design of controllers. It is shown that the advanced On/Off vibration control which includes the damper time delay performs more effectively than the conventional one.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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