This study investigates the effectiveness of tuned mass dampers (TMDs) in controlling vibrations in low-rise reinforced concrete buildings. It examines both linear and nonlinear behaviors of concrete structures subjected to strong ground motions from the PEER database. The research follows the ASCE 7-16 provisions to model structural nonlinearity. Additionally, the study explores the effect of varying TMD mass ratios on the performance of these systems in real-world conditions. The findings emphasize the importance of accounting for structural nonlinearity in low-rise buildings, highlighting its significant influence on the controlled response under severe seismic excitations. The study suggests including nonlinear analysis in seismic design practices and recommends customizing TMD designs to optimize vibration control. These recommendations have practical implications for enhancing the safety and effectiveness of seismic design practices for low-rise buildings.
Arani, Ali Ghorbanpour;Kolahchi, Reza;Esmailpour, Masoud
Smart Structures and Systems
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v.18
no.4
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pp.787-800
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2016
The aim of the paper is to analyze nonlinear transverse vibration of an embedded piezoelectric plate reinforced with single walled carbon nanotubes (SWCNTs). The system in rested in a Pasternak foundation. The micro-electro-mechanical model is employed to calculate mechanical and electrical properties of nanocomposite. Using nonlinear strain-displacement relations and considering charge equation for coupling between electrical and mechanical fields, the motion equations are derived based on energy method and Hamilton's principle. These equations can't be solved analytically due to their nonlinear terms. Hence, differential quadrature method (DQM) is employed to solve the governing differential equations for the case when all four ends are clamped supported and free electrical boundary condition. The influences of the elastic medium, volume fraction and orientation angle of the SWCNTs reinforcement and aspect ratio are shown on frequency of structure. The results indicate that with increasing volume fraction of SWCNTs, the frequency increases. This study might be useful for the design and smart control of nano/micro devices such as MEMS and NEMS.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.16
no.3
s.108
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pp.255-262
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2006
Frequency spectrum using the conventional Fourier analysis gives adequate information about the dynamic characteristics of the slider air bearing for the linear and stationary cases. The intermittent contacts for the extremely low flying height, however, generate nonlinear and nonstationary vibration at the instant of contact. Nonlinear dynamic model should be developed to simulate the impulse response of the air bearing during slider-disk contact. Time-frequency analysis is widely used to investigate the nonstationary signal. Several time-frequency analysis methods are employed and compared for the slider vibration signal caused by the impact against an artificially induced scratch on the disk. The representative Wigner-Ville distribution leads to the severe interference problem by cross terms even though it gives good resolution both in time and frequency. The smoothing process improves the interference problem at the expense of resolution. In order to get the results with good resolution and little interference, the reassignment method is proposed. Among others the reassigned Gabor spectrogram shows the best resolution and readability with negligible interference.
Jang, Seung Yup;Park, Jin Chul;Hwang, Sung Ho;Kim, Eun
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.22
no.11
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pp.1078-1088
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2012
Recently, the vibration and structure-borne noise induced by passing trains are of great concerns, and the floating slab track is highlighted as one of most efficient alternatives to reduce the railway vibration. However, due to the non-linearity and viscosity of rubber spring used in the floating slab track, its dynamic behavior is very complex. In this study, therefore, to simulate the dynamic behavior of floating slab track with a better accuracy, a nonlinear viscoelastic rubber spring model that can be incorporated in commercial finite element analysis codes has been proposed. This model is composed of a combination of elastic spring element, friction element and viscous element, and termed the "generalized friction viscoelastic model(GFVM)". Also, in this study, the method to determine the model parameters of GFVM based on Berg's 5-parameter model was presented. The results of the finite element analysis with this rubber spring model exhibit very good correlation with the test results of a laboratory mock-up test, and the feasibility of GFVM has been verified.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.4
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pp.415-422
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2016
When shock acceleration is applied to a mechanical system, it may cause malfunctioning and damage to the system. Hence, to prevent these problems when developing a gimbal structure system for observation reconnaissance, the MIL-STD-810G shock standard must be satisfied as a design specification. Rubber vibration isolators are generally assembled on the base of the system in order to reduce the shock transferred from the aircraft. It is difficult to analyze the transient behavior of the system accurately, because rubber has a nonlinear load-deformation curve. To treat the nonlinear characteristic of the rubber, bilinear approximation was introduced. Using this assumption, transient responses of the system under base shock acceleration were calculated by the finite element method. In addition, experiments with a true prototype were performed using the same conditions as the analytical model. Compared with experimental data, the proposed numerical method is useful for the transient analysis of gimbal structure systems, including rubber vibration isolators with nonlinear stiffness and damping.
In the present investigation, thermal buckling and free vibration characteristics of functionally graded (FG) Timoshenko nanobeams subjected to nonlinear thermal loading are carried out by presenting a Navier type solution. The thermal load is assumed to be nonlinear distribution through the thickness of FG nanobeam. Thermo-mechanical properties of FG nanobeam are supposed to vary smoothly and continuously throughout the thickness based on power-law model and the material properties are assumed to be temperature-dependent. Eringen's nonlocal elasticity theory is exploited to describe the size dependency of nanobeam. Using Hamilton's principle, the nonlocal equations of motion together with corresponding boundary conditions based on Timoshenko beam theory are obtained for the thermal buckling and vibration analysis of graded nanobeams including size effect. Moreover, in following a parametric study is accompanied to examine the effects of the several parameters such as nonlocal parameter, thermal effect, power law index and aspect ratio on the critical buckling temperatures and natural frequencies of the size-dependent FG nanobeams in detail. According to the numerical results, it is revealed that the proposed modeling can provide accurate frequency results of the FG nanobeams as compared some cases in the literature. Also, it is found that the small scale effects and nonlinear thermal loading have a significant effect on thermal stability and vibration characteristics of FG nanobeams.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2000.11a
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pp.649-654
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2000
The non-linear differential equations of motion of a fluid conveying curved pipe are derived by making use of Hamiltonian approach. The extensible dynamics of the pipe is based on the Euler-Bernoulli beam theory. Some significant differences between linear and nonlinear equations and the basic analysis results are discussed. Using eigenfrequency analysis, it can be shown that the natural frequencies are changed with flow velocity.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.36
no.1
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pp.57-65
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2023
A vibration response-based detection system was used to investigate the adhesive areas of single-lap joints using a nonlinear transformation approach for deep learning. In industry or engineering fields, it is difficult to know the condition of an invisible part within a structure that cannot easily be disassembled and the conditions of adhesive areas of adhesively bonded structures. To address these issues, a detection method was devised that uses nonlinear transformation to determine the adhesive areas of various single-lap-jointed specimens from the vibration response of the reference specimen. In this study, a frequency response function with nonlinear transformation was employed to identify the vibration characteristics, and a virtual spectrogram was used for classification in convolutional neural network based deep learning. Moreover, a vibration experiment, an analytical solution, and a finite-element analysis were performed to verify the developed method with aluminum, carbon fiber composite, and ultra-high-molecular-weight polyethylene specimens.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.1
no.1
s.1
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pp.109-115
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2001
Composite materials also known as fiber reinforced plastics have been developed and used in many engineering applications due to their outstanding mechanical properties. Laminated plates as structural components that are made of in composite material are widely used. Therefore, nonlinear response of laminated composite plates modeled with finite elements and excited by stochastic loading is studied. The classical laminated plate theory is used to account for the variation of strains through the thickness for modeling laminated thin plates. Approximate nonlinear random vibration analysis is performed using the method of equivalent linearization to account for material non-linearity.
This paper is motivated by the lack of studies relating to vibration and nonlinear resonance of fluid-conveying cantilever porous GPLR pipes with fractional viscoelastic model resting on nonlinear foundations. A dynamical model of cantilever porous Graphene Platelet Reinforced (GPLR) pipes conveying fluid and resting on nonlinear foundation is proposed, and the vibration, natural frequencies and primary resonant of such system are explored. The pipe body is considered to be composed of GPLR viscoelastic polymeric pipe with porosity in which Halpin-Tsai scheme in conjunction with fractional viscoelastic model is used to govern the construction relation of the nanocomposite pipe. Three different porosity distributions through the pipe thickness are introduced. The harmonic concentrated force is also applied on pipe and excitation frequency is close to the first natural frequency. The governing equation for transverse motion of the pipe is derived by the Hamilton principle and then discretized by the Galerkin procedure. In order to obtain the frequency-response equation, the differential equation is solved with the assumption of small displacement, damping coefficient, and excitation amplitude by the multiple scale method. A parametric sensitivity analysis is carried out to reveal the influence of different parameters, such as nanocomposite pipe properties, fluid velocity and nonlinear viscoelastic foundation coefficients, on the primary resonance and linear natural frequency. Results indicate that the GPLs weight fraction porosity coefficient, fractional derivative order and the retardation time have substantial influences on the dynamic response of the system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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