Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.13
no.6
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pp.460-466
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2003
The aeroacoustic characteristics and noise reduction method of a centrifugal fan for a bagless vacuum cleaner were studied. The major noise source of vacuum cleaner is the centrifugal fan. The impeller of the fan rotates over 30000 rpm and generates very high-level piercing noise. It was found that the dominant noise source of the fan is generated from the aerodynamic interaction between the highly rotating impeller and stationary diffuser. In order to reduce the high tonal sound generated from the aerodynamic interaction between the impeller and diffuser, tapered impeller was carefully designed and tested. The trailing edge of the tapered impeller was inclined and this reduces the flow interactions between the rotating impeller and the stationary diffuser because of some phase shift. The static efficiency of the new impeller is slightly lower than the conventional one. The overall SPL is reduced about 3.6 dBA. The SPL of blade passing frequency(BPF) is reduced about 6 dBA and the $2^{nd}$ BPF is reduced about 20 dBA. The vacuum cleaner with the tapered impeller has lower noise level than that of the previous impeller and the strong tonal sound was dramatically reduced.
This paper is motivated by the lack of studies in the technical literature concerning to the influence of carbon nanotubes (CNTs) waviness and aspect ratio on the vibrational behavior of functionally graded nanocomposite annular sector plates resting on two-parameter elastic foundations. The carbon nanotube-reinforced (CNTR) plate has smooth variation of CNT fraction based on the power-law distribution in the thickness direction, and the material properties are also estimated by the extended rule of mixture. In this study, the classical theory concerning the mechanical efficiency of a matrix embedding finite length fibers has been modified by introducing the tube-to-tube random contact, which explicitly accounts for the progressive reduction of the tubes' effective aspect ratio as the filler content increases. Parametric studies are carried out to highlight the influence of CNTs volume fraction, waviness and aspect ratio, boundary conditions and elastic foundation on vibrational behavior of FG-CNT thick sectorial plates. The study is carried out based on three-dimensional theory of elasticity and in contrary to two-dimensional theories, such as classical, the first- and the higher-order shear deformation plate theories, this approach does not neglect transverse normal deformations. The annular sector plate is assumed to be simply supported in the radial edges while any arbitrary boundary conditions are applied to the other two circular edges including simply supported, clamped and free. For an overall comprehension on 3-D vibration of annular sector plates, some mode shape contour plots are reported in this research work.
Calvi, Adriano;Bastia, Patrizia;Suarez, Manuel Perez;Neumann, Philipp;Carbonell, Albert
Advances in aircraft and spacecraft science
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v.7
no.3
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pp.251-269
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2020
Euclid is an optical/near-infrared survey mission of the European Space Agency (ESA) to investigate the nature of dark energy, dark matter and gravity by observing the geometry of the Universe and the formation of structures over cosmological timescales. The Euclid spacecraft mechanical architecture comprises the Payload Module (PLM) and the Service Module (SVM) connected by an interface structure designed to maximize thermal and mechanical decoupling. This paper shortly illustrates the mechanical system of the spacecraft and the mechanical verification philosophy which is based on the Structural and Thermal Model (STM), built at flight standard for structure and thermal qualification and the Proto Flight Model (PFM), used to complete the qualification programme. It will be submitted to a proto-flight test approach and it will be suitable for launch and flight operations. Within the overall verification approach crucial mechanical tests have been successfully performed (2018) on the SVM platform and on the sunshield (SSH) subsystem: the SVM platform static test, the SSH structure modal survey test and the SSH sine vibration qualification test. The paper reports the objectives and the main results of these tests.
Vortex-Induced-Vibration (VIV) is one kind of the wind-induced vibrations, which may occur in the construction and operation period of bridges. This phenomenon can bring negative effects to the traffic safety or can cause bridge fatigue damage and should be eliminated or controlled within safe amplitudes.In the current VIV studies, one available mitigation countermeasure, the horizontal flow-isolating plate, shows satisfactory performance particularly in PI shaped bridge deck type. Details of the wind tunnel test are firstly presented to give an overall description of this appendage and its control effect. Then, the computational-fluid-dynamics(CFD) method is introduced to investigate the control mechanism, using two-dimensional Large-Eddy-Simulation to reproduce the VIV process. The Reynolds number of the cases involved in this paper ranges from $1{\times}10^5$ to $3{\times}10^5$, using the width of bridge deck as reference length. A field-filter technique and detailed analysis on wall pressure are used to give an intuitive demonstration of the changes brought by the horizontal flow-isolating plate. Results show that this aerodynamic appendage is equally effective in suppressing vertical and torsional VIV, indicating inspiring application prospect in similar PI shaped bridge decks.
In this study, road transportation tests were conducted with surrogate fuel assemblies under normal conditions of transport to evaluate the vibration and shock load characteristics of spent nuclear fuel (SNF). The overall test data analysis was conducted based on the measured acceleration and strain data obtained from the speed bump, lane-change, deceleration, obstacle avoidance, and circular tests. Furthermore, representative shock response spectrums and power spectral densities of each test mode were acquired. Amplification or attenuation characteristics were investigated according to the load transfer path. The load attenuated significantly as it transferred from the trailer to the cask. By contrast, the load amplified as it transferred from the cask to the surrogate SNF assembly. The fuel loading location on the cask disk assembly did not exhibit a significant influence on the strain measured from the fuel rods. The principal strain was in the vertical direction, and relatively large strain values were obtained in spans with large spacing between spacer grids. The influence of the lateral location of fuel rods was also investigated. The fuel rods located at the side exhibited relatively large strain values than those located at the center. Based on the strain data obtained from the test results, a hypothetical road transportation scenario was established. A fatigue evaluation of the SNF rod was performed based on this scenario. The evaluation results indicate that no fatigue damage occurred on the fuel rods.
The Hybrid Mass Damper (HMD) has proven effective in mitigating vibrations in high-rise structures subject to seismic and wind-induced excitations. One derivative configuration of the HMD mounts an Active Mass Damper (AMD) atop a Tuned Mass Damper (TMD). However, the control efficacy of such HMDs may be compromised when confronted with loads that exceed their design parameters. Additionally, the confined structural space within high-rise structures often limits the feasibility and economic viability of retrofitting HMD systems. This study introduces an Acceleration-based Fuzzy Power Approach Rate Sliding Mode Control (AFP-SMC) algorithm aimed at enhancing the control efficacy of HMDs while minimizing their stroke and force output requirements. Employing the Canton Tower as a research prototype, an analytical model incorporating HMDs was established, and a comparative analysis between the AFP-SMC and Linear Quadratic Gaussian (LQG) control algorithms was conducted for efficacy. The control performance of the AFP-SMC control algorithm under different control parameter variations was investigated. Furthermore, by experimentally assessing the AMD subsystem within the Canton Tower, friction and ripple force formulas were derived to bolster the analytical model, thereby validating the robustness of the AFP-SMC algorithm. The results show that the proposed AFP-SMC algorithm effectively reduces the vibration response of the structure and the stroke and control force output of HMDs, and exhibits superior overall control performance and robustness compared to the LQG algorithm.
In this paper, the ride comfort from a computer simulation was compared to the experimental result. For measuring ride comfort of a passenger car, acceleration data was obtained from the floor and seat during highway running with different speeds. The measured acceleration components were multiplied by the proper weighting functions, and then summed together to calculate overall ride values. Testing several passenger cars, the ride comforts were compared. In order to investigate the effect of vibration signals on the steering wheel, an apparatus to measure the vibrations and weighting functions on the steering wheel were designed. The effect of the steering accelerations on the ride comfort were investigated and added for the overall ride comfort. For the computer simulations, Korean dummy models were developed based on the Hybrid III dummy models. For the Korean dummy scaling, the national anthropometric survey of Korean people was used. In order to compare and check the validity of the developed Korean dummy models, dynamic responses were compared to those of Hybrid III dummy models. The computer simulation using the MADYMO software was also compared to the experimental results.
As civil infrastructure has continued to age worldwide, its structural integrity has been threatened owing to material deteriorations and continual loadings from the external environment. Structural Health Monitoring (SHM) has emerged as a cost-efficient method for ensuring structural safety and durability. As SHM research has gradually addressed an increasing number of structure-related problems, it has become difficult to understand the changing research topic trends. Although previous review papers have analyzed research trends on specific SHM topics, these studies have faced challenges in providing (1) consistent insights regarding macroscopic SHM research trends, (2) empirical evidence for research topic changes in overall SHM fields, and (3) methodological validations for the insights. To overcome these challenges, this study proposes a framework tailored to capturing the trends of research topics in SHM through a bibliometric and network analysis. The framework is applied to track SHM research topics over 15 years by identifying both quantitative and relational changes in the author keywords provided from representative SHM journals. The results of this study confirm that overall SHM research has become diversified and multi-disciplinary. Especially, the rapidly growing research topics are tightly related to applying machine learning and computer vision techniques to solve SHM-related issues. In addition, the research topic network indicates that damage detection and vibration control have been both steadily and actively studied in SHM research.
This paper investigates the possibility of controlling the response of typical portal frame structures to blast loading using a combination of semi-active and passive control devices. A one storey reinforced concrete portal frame is modelled using non-linear finite elements with each column discretised into multiple elements to capture the higher frequency modes of column vibration response that are typical features of blast responses. The model structure is subjected to blast loads of varying duration, magnitude and shape, and the critical aspects of the response are investigated over a range of structural periods in the form of blast load response spectra. It is found that the shape or length of the blast load is not a factor in the response, as long as the period is less than 25% of the fundamental structural period. Thus, blast load response can be expressed strictly as a function of the momentum applied to the structure by a blast load. The optimal device arrangements are found to be those that reduce the first peak of the structural displacement and also reduce the subsequent free vibration of the structure. Semi-active devices that do not increase base shear demands on the foundations in combination with a passive yielding tendon are found to provide the most effective control, particularly if base shear demand is an important consideration, as with older structures. The overall results are summarised as response spectra for eventual potential use within standard structural design paradigms.
In this paper the tuned mass-damper-inerter (TMDI) is considered for passive vibration control and energy harvesting in harmonically excited structures. The TMDI couples the classical tuned mass-damper (TMD) with a grounded inerter: a two-terminal linear device resisting the relative acceleration of its terminals by a constant of proportionality termed inertance. In this manner, the TMD is endowed with additional inertia, beyond the one offered by the attached mass, without any substantial increase to the overall weight. Closed-form analytical expressions for optimal TMDI parameters, stiffness and damping, given attached mass and inertance are derived by application of Den Hartog's tuning approach to suppress the response amplitude of force and base-acceleration excited single-degree-of-freedom structures. It is analytically shown that the TMDI is more effective from a same mass/weight TMD to suppress vibrations close to the natural frequency of the uncontrolled structure, while it is more robust to detuning effects. Moreover, it is shown that the mass amplification effect of the inerter achieves significant weight reduction for a target/predefined level of vibration suppression in a performance-based oriented design approach compared to the classical TMD. Lastly, the potential of using the TMDI for energy harvesting is explored by substituting the dissipative damper with an electromagnetic motor and assuming that the inertance can vary through the use of a flywheel-based inerter device. It is analytically shown that by reducing the inertance, treated as a mass/inertia-related design parameter not considered in conventional TMD-based energy harvesters, the available power for electric generation increases for fixed attached mass/weight, electromechanical damping, and stiffness properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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