Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.5
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pp.139-145
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2018
An outrigger system is used widely to increase the lateral stiffness of high-rise buildings, resulting in reduced dynamic responses to seismic or wind loads. Because the dynamic characteristics of earthquake or wind loads are quite different, a smart vibration control system associated with an outrigger system can be used effectively for both seismic and wind excitation. In this study, an adaptive smart structural control system based on an outrigger damper system was investigated for the response reduction of multi-hazards, including seismic and wind loads. A MR damper was employed to develop the smart outrigger damper system. Three cities in the U.S., L.A., Charleston, and Anchorage, were used to generate multi-hazard earthquake and wind loads. Parametric studies on the MR damper capacity were performed to investigate the optimal design of the smart outrigger damper system. A smart control algorithm was developed using a fuzzy controller optimized by a genetic algorithm. The analytical results showed that an adaptive smart structural control system based on an outrigger damper system can provide good control performance for multi-hazards of earthquake and wind loads.
Karami-Mohammadi, Reza;Mirtaheri, Masoud;Salkhordeh, Mojtaba;Mosaffa, Erfan;Mahdavi, Golsa;Hariri-Ardebili, Mohammad Amin
Structural Engineering and Mechanics
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v.72
no.6
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pp.785-796
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2019
Power transmission substations are susceptible to potential damage under seismic excitations. Two of the major seismic failure modes in substation supplies are: the breakage of brittle insulator, and conductor end fittings. This paper presents efficient isolation strategies for seismically strengthening of a two-item set of equipment including capacitive voltage transformer (CVT) adjacent to a Lightning Arrester (LA). Two different strategies are proposed, Case A: implementation of base isolation at the base of the CVT, while the LA is kept fixed-base, and Case B: implementation of base isolation at the base of the LA, while the CVT is kept fixed-base. Both CVT and LA are connected to each other using a cable during the dynamic excitation. The probabilistic seismic behavior is measured by Incremental Dynamic Analysis (IDA), and a series of appropriate damage states are proposed. Finally, the fragility curves are derived for both the systems. It is found that Friction Pendulum System (FPS) isolator has the potential of decreasing flexural stresses caused by intense ground motions. The research has shown that when the FPS is placed under LA, i.e. Case B (as oppose to Case A), the efficiency of the system is improved in terms of reducing the forces and stresses at the bottom of the porcelain. Several parametric studies are also performed to determine the optimum physical properties of the FPS.
The vibration of a vehicle, which is caused by and transmitted from the engine, has significant effect on the ride comfort and the dynamic characteristics of the engine mount system has direct influence on the vibration and noise of the vehicle. This paper examines the body shake caused by the engine excitation force on engine key-off of a jeep by experiment and computer simulation using a general purpose mechanical system program, DADS. The computer simulation model consists of the engine, body including frame, and front and rear axles and each axle has right and left tires. The force element between body and suspension is modeled as a combination of suspension spring and damper, and the unsprung mass has roll and pitch motion. The body shake obtained from experiment was compared with the result of computer simulation. Parametric study of the body shake on engine key-off is performed with changing the stiffness of engine mount rubber, the engine mount installation angle and position of engine mounts by using the verified computer simulation model.
Kim, Jongsik;Sin, Kwangsoo;Choi, Sangil;Im, Sebin;Kim, Jindong;Lee, Sangkwon
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.24
no.12
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pp.935-942
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2014
The ride quality investigation is on-going topic in the car industry since its global standard has not evaluated and it is difficult to point out one part that hinders the ride quality. Since the traditional transfer path analysis that is widely used in car industry to investigate the ride quality requires a lot of test time to process the full data so that there are problems to conduct in industry. Based on these disadvantages, new approaches have developed such as OPAX(operational path analysis with eXogeneous inputs) and OTPA(operational transfer path analysis) for last decades. The OTPA only requires the operational data for evaluate the contribution of vibration sources and the OPAX has advantage of using parametric model to estimate the operating load and needs a minimum set of extra tests with excitation. In this paper, for evaluating the hindrance of ride quality two methods are used and the result is compared with another result of a car having higher ride quality.
Jang, Hyun-Gil;Nho, In Sik;Hong, Chang-Ho;Lee, Chang-Sup
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.50
no.1
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pp.1-7
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2013
The high-skewed and/or composite propellers of current interests to reduce the ship vibration and to increase the acoustic performance are likely to be exposed to the unexpected structural problems. One typical example is that the added mass effect on the propellers working in the non-uniform wake field reduces the natural frequency of the propeller leading to the resonance with the low-frequency excitation of the external forces. To avoid this resonance problem during the design stage, the technique of fluid-structure interaction has been developed, but the higher-order effect of the blade geometry deformation is not yet considered in evaluating the added mass effects. In this paper the fluid boundary-value problem is formulated by the potential-based panel method in the inviscid fluid region with the velocity inflow due to the body deformation, and the structural response of the solid body under the hydrodynamic loading is solved by applying the finite element method which implements the 20-node iso-parametric element model. The fluid-structure problem is solved iteratively. A basic fluid-sturcture interaction study is performed with the simple rectangular plates of thin thickness with various planform submerged in the water of infinite extent. The computations show good correlation with the experimental results of Linholm, et al. (1965).
The stochastic stability control of the parameter-excited vibration of an inclined stay cable with multiple modes coupling under random and periodic combined support disturbances is studied by using the direct eigenvalue analysis approach based on the response moment stability, Floquet theorem, Fourier series and matrix eigenvalue analysis. The differential equation with time-varying parameters for the transverse vibration of the inclined cable with control under random and deterministic support disturbances is derived and converted into the randomly and deterministically parameter-excited multi-degree-of-freedom vibration equations. As the stochastic stability of the parameter-excited vibration is mainly determined by the characteristics of perturbation moment, the differential equation with only deterministic parameters for the perturbation second moment is derived based on the $It{\hat{o}}$ stochastic differential rule. The stochastically and deterministically parameter-excited vibration stability is then determined by the deterministic parameter-varying response moment stability. Based on the Floquet theorem, expanding the periodic parameters of the perturbation moment equation and the periodic component of the characteristic perturbation moment expression into the Fourier series yields the eigenvalue equation which determines the perturbation moment behavior. Thus the stochastic stability of the parameter-excited cable vibration under the random and periodic combined support disturbances is determined directly by the matrix eigenvalues. The direct eigenvalue analysis approach is applicable to the stochastic stability of the control cable with multiple modes coupling under various periodic and/or random support disturbances. Numerical results illustrate that the multiple cable modes need to be considered for the stochastic stability of the parameter-excited cable vibration under the random and periodic support disturbances, and the increase of the control damping rather than control stiffness can greatly enhance the stochastic stability of the parameter-excited cable vibration including the frequency width increase of the periodic disturbance and the critical value increase of the random disturbance amplitude.
Assie, Amr;Akbas, Seref D.;Kabeel, Abdallah M.;Abdelrahman, Alaa A.;Eltaher, Mohamed A.
Steel and Composite Structures
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v.43
no.1
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pp.79-90
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2022
In this study, the dynamic behavior of functionally graded layered deep beams with viscoelastic core is investigated including the porosity effect. The material properties of functionally graded layers are assumed to vary continuously through thickness direction according to the power-law function. To investigate porosity effect in functionally graded layers, three different distribution models are considered. The viscoelastically cored deep beam is exposed to harmonic sinusoidal load. The composite beam is modeled based on plane stress assumption. The dynamic equations of motion of the composite beam are derived based on the Hamilton principle. Within the framework of the finite element method (FEM), 2D twelve -node plane element is exploited to discretize the space domain. The discretized finite element model is solved using the Newmark average acceleration technique. The validity of the developed procedure is demonstrated by comparing the obtained results and good agreement is detected. Parametric studies are conducted to demonstrate the applicability of the developed methodology to study and analyze the dynamic response of viscoelastically cored porous functionally graded deep beams. Effects of viscoelastic parameter, porosity parameter, graduation index on the dynamic behavior of porous functionally graded deep beams with viscoelastic core are investigated and discussed. Material damping and porosity have a significant effect on the forced vibration response under harmonic excitation force. Increasing the material viscosity parameters results in decreasing the vibrational amplitudes and increasing the vibration time period due to increasing damping effect. Obtained results are supportive for the design and manufacturing of such type of composite beam structures.
Jing Bian;Xuhong Zhou;Ke Ke;Michael C.H. Yam;Yuhang Wang;Zi Gu;Miaojun Sun
Smart Structures and Systems
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v.31
no.3
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pp.213-227
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2023
A passive prismatic-shaped isolation platform (PIP) is proposed to realize enhanced quasi-zero stiffness (QZS) effect. The design concept uses a horizontal spring to produce a tunable negative stiffness and installs oblique springs inside the cells of the prismatic structure to provide a tunable positive stiffness. Therefore, the QZS effect can be achieved by combining the negative stiffness and the positive stiffness. To this aim, firstly, the mathematical modeling and the static analysis are conducted to demonstrate this idea and provide the design basis. Further, with the parametric study and the optimal design of the PIP, the enhanced QZS effect is achieved with widened QZS range and stable property. Moreover, the dynamic analysis is conducted to investigate the vibration isolation performance of the proposed PIP. The analysis results show that the widened QZS property can be achieved with the optimal designed structural parameters, and the proposed PIP has an excellent vibration isolation performance in the ultra-low frequency due to the enlarged QZS range. Compared with the traditional QZS isolator, the PIP shows better performance with a broader isolation frequency range and stable property under the large excitation amplitude.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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