International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.14
no.2
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pp.152-161
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2013
This paper presents a control effectiveness analysis of the hawkmoth Manduca sexta. A multibody dynamic model of the insect that considers the time-varying inertia of two flapping wings is established, based on measurement data from the real hawkmoth. A six-degree-of-freedom (6-DOF) multibody flight dynamics simulation environment is used to analyze the effectiveness of the control variables defined in a wing kinematics function. The aerodynamics from complex wing flapping motions is estimated by a blade element approach, including translational and rotational force coefficients derived from relevant experimental studies. Control characteristics of flight dynamics with respect to the changes of three angular degrees of freedom (stroke positional, feathering, and deviation angle) of the wing kinematics are investigated. Results show that the symmetric (asymmetric) wing kinematics change of each wing only affects the longitudinal (lateral) flight forces and moments, which implies that the longitudinal and lateral flight controls are decoupled. However, there are coupling effects within each plane of motion. In the longitudinal plane, pitch and forward/backward motion controls are coupled; in the lateral plane, roll and side-translation motion controls are coupled.
In this study, the effects of flexible bodies in vehicle suspension components were investigated to enhance the accuracy of multibody dynamic simulation results. Front and rear suspension components were investigated. Subframes, a stabilizer bar, a tie rod, a front lower control arm, a front knuckle, and front struts were selected. Reverse engineering techniques were used to construct a virtual vehicle model. Hard points and inertia data of the components were measured with surface scanning equipment. The mechanical characteristics of bushings and dampers were obtained from experiments. Reaction forces calculated from the multibody dynamics simulations were compared with test results at the ball joint of the lower control arm in both time-history and range-pair counting plots. Simulation results showed that the flexibility of the strut component had considerable influence on the lateral reaction force. Among the suspension components, the flexibility of the sub-frame, steering knuckle and upper strut resulted in better correlations with test results while the other flexible bodies could be neglected.
Variable displacement swash plate piston pump analysis requires electric, hydraulics and dynamics which are similar to the one's incorporated in the complex fluid power and mechanical systems. The main variable capacity for the swash plate piston pumps, hydraulics or simple kinematic (swash plate degree, piston displacement) models are analyzed using AMESim, a multi-physics analysis program. AMESim is a multi-physics hydraulic analysis program that is considered good for the environment but not appropriate for environmental analysis for multibody dynamics. In this study, the analytical model of the swash plate type hydraulic piston pump variable capacity is modeled by combining the hydraulic part and the dynamic part through co-simulation of multibody dynamics program (Virtual.lab Motion) and multi-physics analysis (AMESim). This paper describes the whole modeling analysis method on the mechanical analysis of the multi-body dynamics program and how the hydraulic analysis in multi-physics analysis program works. This paper also presents a methodology for analyzing complex fluid power systems.
The paper describes an optimization method based on the mathematical model of interaction within multibody 'bridge-track-cars" dynamic system. The interaction is connected with considerable dynamic phenomena influenced by high traffic speed (up to 400 km/h) on high-speed railroads. The trend analysis of a structure is necessary to determine the direction and resource of optimizing the system. Thus, scientific methods of decision-making process are necessary. The process requires a great amount of information analysis dealing with behavior and changes of the "bridge-track-cars system" that consists of mechanisms and structures, including transitions. The paper shows the algorithm of multi-criteria optimization that can essentially reduce weight of a bridge superstructure using big data analysis. This reduction is carried out in accordance with the constraints that have to be satisfied in any case. Optimization of real steel-concrete beam is exemplified. It demonstrates possibility of measures that are offered by the algorithm.
For a dynamic analysis of a constrained multibody system, it is necessary to have a routine for satisfying kinematic constraints. LU decomposition scheme, which is used to divide coordinates into dependent and independent coordinates, is efficient but has great difficulty near the singular configuration. Other method such as the projection matrix, which is more stable near a singular configuration, takes longer simulation time due to the large amount of calculation for decomposition. In this paper, the row space and the null space of the Jacobian matrix are proposed by using the pseudo-inverse method and the projection matrix. The equations of the motion of a system are replaced with independent acceleration components using the null space of the Jacobian matrix. Also a new hybrid method is proposed, combining the LU decomposition and the projection matrix. The proposed hybrid method has following advantages. (1) The simulation efficiency is preserved by the LU method during the simulation. (2) The accuracy of the solution is also achieved by the projection method near the singular configuration.
Deployable structures are space frames consisting of straight bars that are linked together into bundle and can be deployed large, load bearing structures. Deployable structures are easy to set up, to assemble, to disassemble, to transport and to keep for the use. Also, reusability and flexibility are another important advantages for environmental matter. Since deployable structures have various advantages, they offer viable alternatives for a wide range of potential applications in the temporary construction industry as well as in the aerospace industry. The purpose of this thesis is to decide on geometrical parameters of the design through the numerical analysis and create a final configuration of deployable structures using the geometrical parameters. The Multibody Dynamic Analysis that is dealt with mechanics and aeronautics is used for the method of analysis.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.9
no.6
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pp.152-159
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2001
In multibody dynamic analysis including contact and impact, there are two major analysis methods, i.e., piecewise analysis and continuous analysis. Modeling of contact phenomena is mainly classified with a Kelvin-Voigt model or a model of Hertz contact model. In this paper, a contact module fur AutoDyn7 program was developed and implemented. Both the Kelvin-Voigt model and a model of Hertz contact law were developed. The process of this module is composed of contact distinction and the contact force calculation. Two examples were verified and compared to the commercial program DADS.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.9
no.2
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pp.185-191
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2001
In many papers, the powertrain system generally has been madeled as one-dimensional torque model. One-dimensional powertrain model may calculate the torque correctly but it does not consider the non-rotational degrees-of-freedom of the powertrain components and the interaction of these degrees-of-freedom with the vehicle body frame and suspension. To consider the non-rotational degrees of freedom, the differential is modeled as a three-dimensional rigid body in this paper. A constant velocity joint is newly formulated and a relative constraint is also formulated to model the motion transfer due to gear ratio of the differential. Implementing the proposed powertrain system in the multibody model, more detail dynamic responses can be obtained. Obtained outputs such as reaction torques on the constant velocity joint and reaction forces on the rack can be useful data in the design of a powertrain.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.6
no.4
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pp.24-31
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1998
In this study, a procedure is presented for the dynamic analysis of a multibody tracked vehicle system. The planar vehicle model used in this investigation is assumed to consist of two kinematically decoupled subsystems. i.e., the chassis subsystem and track subsystem. The chassis subsystem includes the chassis frame, sprocket, idler and rollers, while the track subsystem is represented as a closed kinematic chain consisting of rigid links interconnected by revolute joints. The nonlinear contact force modules describing the interaction between track links, and sprocket, idler, rollers and ground will be developed.
El houcine, Mourid;Said, Mamouri;Adnan, Ibrahimbegovic
Coupled systems mechanics
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v.7
no.2
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pp.111-139
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2018
A successful methodology for modelling controlled destruction and progressive collapse of 2D reinforced concrete frames is presented in this paper. The strategy is subdivided into several aspects including the failure mechanism creation, and dynamic motion in failure represented with multibody system (MBS) simulation that are used to jointly capture controlled demolition. First phase employs linear elasto-plastic analysis with isotropic hardening along with softening plastic hinge concept to investigate the complete failure of structure, leading to creation of final failure mechanism that behaves like MBS. Second phase deals with simulation and control of the progressive collapse of the structure up to total demolition, using the nonlinear dynamic analysis, with conserving/decaying energy scheme which is performed on MBS. The contact between structure and ground is also considered in simulation of collapse process. The efficiency of the proposed methodology is proved with several numerical examples including six story reinforced concrete frame structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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