Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2011.10a
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pp.52-56
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2011
Recently, KARI(Korea Aerospace Research Institute) has been developing a modern 11.5m diameter four bladed bearingless main rotor system, and this rotor system can be used for 7,000lb class helicopter. Flexbeam and torque tube can be considered as the key structural components, and large elastic twist of flexbeam induced by pitch control motion of torque tube can influence the nonlinear aeroelastic behavior. In this paper, the dynamic characteristic analysis results of bearingless rotor system were presented. In order to construct a input model and validate the analysis procedures, calculated results using the comprehensive helicopter analysis program CAMRAD II were compared with the measured natural frequencies and lag damping data from small-scale wind tunnel test. Next, the analysis model was extended to a full-scale model, and the dynamic analysis results were presented.
This paper aims at demonstrating the feasibility of active control of beams with a multiobjective state-feedback control technique. The multiobjective state-feedback controller is designed on a linear matrix inequality (LMI) approach for the multiobjective synthesis. The design objectives are to achieve a mix of Hoo performance and H2 performance satisfying constraints on the closed-loop pole locations in the face of model uncertainties. The controller is also designed to reject the effects of the noise and external of disturbances. For the theoretical analysis, the governing equation of motion is derived by Hamilton's principle to describe the dynamics of a smart structural system. Numerical examples are presented to demonstrate the effectiveness of the integrated robust controller in damping out the multiple vibration modes of the piezo/beam system.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2003.05a
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pp.561-566
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2003
In this paper, a numerical method for evaluating the efficiency of vibration reduction of substructure under floating slab track is developed for optimal design of floating slab track. The equation of motion for train and track interaction system is derived by applying compatibility condition at the contact points between wheels and rails. The train is modelled by 3-masses system and the track by continuous support beam system. Numerical analyses are carried out to investigate the effects of train speed, stiffness and damping of slab-pad, and track irregularity upon vibration reduction in substructure under the track.
The performance of a mixed $H_{\infty}/H_2$ design with pole placement constraints based on robust vibration control for a piezo/beam system is investigated. The governing equation of motion for the piezo/beam system is derived by Hamilton's principle. The assumed mode method is used to discretize the governing equation into a set of ordinary differential equation. A robust controller is designed by $H_{\infty}/H_2$ feedback control law that satisfies additional constraints on the closed-loop pole location in the face of model uncertainties, which are derived for a general class of convex regions of the complex plane. These constraints are expressed in terms of linear matrix inequalities (LMIs) approach for the multiobjective synthesis. The validity and applicability of this approach for vibration suppressions of SMART structural systems are discussed by damping out the multiple vibrational modes of the piezo/beam system.
Rezvani, Mohammad Ali;Vesali, Farzad;Eghbali, Atefeh
Structural Engineering and Mechanics
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v.46
no.5
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pp.713-734
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2013
Bridges are vital components of the railroads. High speed of travel, the periodic and oscillatory nature of the loads and the comparable vehicle bridge weight ratio distinguish the railway bridges from the road bridges. The close proximity between estimations by some numerical methods and the measured data for the bridge-vehicle dynamic response under the moving load conditions has boosted the confidence in the numerical analyses. However, there is hardly any report regarding the responses of the railway bridges under the effect of the trains entering from the opposite directions while running at unequal speed and having dissimilar geometries. It is the purpose of this article to present an analytical method for the dynamic analysis of the railway bridges under the influence of two opposing series of moving loads. The bridge structural damping and many modes of vibrations are included. The concept of modal superposition is used to solve for the system motion equations. The method of solution is indeed a computer assisted analytical solution. It solves for the system motion equations and gives output in terms of the bridge deflection. Some case studies are also considered for the validation of the proposed method. Furthermore, the effects of varying some parameters such as the distance between the bogies, and the bogie wheelset distance are studied. Also, the conditions of resonance and cancellation in the dynamic response for a variety of vehicle-bridge specifications are investigated.
Self-Compensating Dynamic Balancer (SCDB) is composed of a circular disk with a groove containing spherical balls and a low viscosity damping fluid. To investigate the stability of the motion equations these equations are perturbed and the resulting perturbation equations are analyzed further to determine whether the perturbations grow or decay with dimensionless time. Based on the results of stability investigation, ball positions that result in a balanced system are stable above the critical speed for .betha.' = 3.8. At critical speed the perturbed motion is said to be stable for .betha.' = 23. However, the system is unstable below critical speed in any case of .betha.'.
The Mobile Harbor(MH) is a new transportation platform that can load and unload containers to and from very large container ships in the sea. This loading and unloading by crane can be performed with only very small movements of the MH in waves because MH is operated outside of the harbor. For this reason, an anti-rolling tank(ART) and an active mass driving system(AMD) were designed to reduce MH's roll motion, especially at the natural frequency of MH. In the conceptual design stage, it is difficult to confirm the design result of theses anti-rolling devices without modeling and simulation tools. Therefore, the coupled MH and anti-rolling devices' dynamic equations in waves were derived and a simulation program that can analyze the roll reduction performance in various conditions, such as sea state, wave direction, and so on, was developed. The coupled equations are constructed as an eight degrees of freedom (DOF) motion that consists of MH's six DOF dynamics and the ART's and AMD's control variables. In order to conveniently include the ART's and AMD's control dynamics in the time domain, MH's radiated wave force was described by an impulse response function derived by the damping coefficient obtained in the frequency domain, and wave exciting forces such as Froude-Krylov force and diffraction force and nonlinear buoyancy were calculated at every simulation time interval. Finally, the roll reduction performances of the designed anti-rolling devices were successfully assessed in the various loading and wave conditions by using a developed simulation program.
A frequency-domain method is developed for evaluating the earthquake input energy to two building structures connected by viscous dampers. It is shown that the earthquake input energies to respective building structures and viscous connecting dampers can be defined as works done by the boundary forces between the subsystems on their corresponding displacements. It is demonstrated that the proposed energy transfer function is very useful for clear understanding of dependence of energy consumption ratios in respective buildings and connecting viscous dampers on their properties. It can be shown that the area of the energy transfer function for the total system is constant regardless of natural period and damping ratio because the constant Fourier amplitude of the input acceleration, relating directly the area of the energy transfer function to the input energy, indicates the Dirac delta function and only an initial velocity (kinetic energy) is given in this case. Owing to the constant area property of the energy transfer functions, the total input energy to the overall system including both buildings and connecting viscous dampers is approximately constant regardless of the quantity of connecting viscous dampers. This property leads to an advantageous feature that, if the energy consumption in the connecting viscous dampers increases, the input energies to the buildings can be reduced drastically. For the worst case analysis, critical excitation problems with respect to the impulse interval for double impulse (simplification of pulse-type impulsive ground motion) and multiple impulses (simplification of long-duration ground motion) are considered and their solutions are provided.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.26
no.12
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pp.1738-1746
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2002
In the FSI (Fluid-Structure Interaction) problems, two different governing equations are to be solved together. One is fur the fluid and the other for the structure. Furthermore, a kinematic constraint should be imposed along the boundary between the fluid and the structure. We use the combined formulation, which incorporates both the fluid and structure equations of motion into a single coupled variational equation so that it is not necessary to calculate the fluid force on the surface of structure explicitly when solving the equations of motion of the structure. A two-dimensional channel flow divided by a Bernoulli-Euler beam is considered and the dynamic response of the beam under the influence of channel flow is studied. The Navier-Stokes equations are solved using a P2P1 Galerkin finite element method with ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) algorithm. The internal structural damping effect is not considered in this study and numerical results are compared with a previous work fer steady case. In addition to the Reynolds number, two non-dimensional parameters, which govern this fluid-structure system, are proposed. It is found that the larger the dynamic viscosity and density of the fluid are, the larger the damping of the beam is. Also, the added mass is found to be linearly proportional to the density of the fluid.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.2
no.4
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pp.363-374
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2009
The 2D flow around 13 similar stay-vane profiles with different trailing edge geometries is investigated to determinate the main characteristics of the excitation forces for each one of them and their respective dynamic behaviors when modeled as a free-oscillating system. The main goal is avoid problems with cracks of hydraulic turbines components. A stay vane profile with a history of cracks was selected as the basis for this work. The commercial finite-volume code $FLUENT^{(R)}$ was employed in the simulations of the stationary profiles and, then, modified to take into account the transversal motion of elastically mounted profiles with equivalent structural stiffness and damping. The k-$\omega$ SST turbulence model is employed in all simulations and a deforming mesh technique used for models with profile motion. The static-model simulations were carried out for each one of the 13 geometries using a constant far field flow velocity value in order to determine the lift force oscillating frequency and amplitude as a function of the geometry. The free-oscillating stay-vane simulations were run with a low mass-damping parameter ($m^*{\xi}=0.0072$) and a single mean flow velocity value (5m/s). The structural bending stiffness of the stay-vane is defined by the Reduced Velocity parameter (Vr). The dynamic analyses were divided into two sets. The first set of simulations was carried out only for one profile with $2{\leq}Vr{\leq}12$. The second set of simulations focused on determining the behavior of each one of the 13 profiles in resonance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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