This paper deals with a uniform cantilever Euler-Bernoulli beam subjected to follower and transversal force at its free end as a model for a pipe conveying fluid under electromagnetic damper force. The electromagnetic damper is composed of a permanent-magnet DC motor, a ball screw and a nut. The main objective of the current work is to reduce the pipe vibration resulting from the fluid velocity and allow it to transform into electric energy. To pursue this goal, the stability and vibration of the beam model was studied using Ritz and Newmark methods. It was observed that increasing the fluid velocity results in a decrease in the motion of the free end of the pipe. The results of simulation showed that the designed semiactive electromagnetic damper controlled by on-off damping control strategy decreased the vibration amplitude of the pipe about 5.9% and regenerated energy nearly 1.9 (mJ/s). It was also revealed that the designed semi-active electromagnetic damper has better performance and more energy regeneration than the passive electromagnetic damper.
In this study, vibration and stability of concrete pipes reinforced with carbon nanotubes (CNTs) conveying fluid are presented. Due to the existence of CNTs, the structure is subjected to magnetic field. The radial fore induced with fluid is calculated using Navier-Stokes equations. Characteristics of the equivalent composite are determined using Mori-Tanaka model. The concrete pipe is simulated with classical cylindrical shell model. Employing energy method and Hamilton's principal, the motion equations are derived. Frequency and critical fluid velocity of structure are obtained analytically based on Navier method for simply supported boundary conditions at both ends of the pipe. The effects of fluid, volume percent of CNTs, magnetic field and geometrical parameters are shown on the frequency and critical fluid velocity of system. Results show that with increasing volume percent of CNTs, the frequency and critical fluid velocity of concrete pipe are increased.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2001.05a
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pp.202-206
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2001
The paper presents the dynamic stability of a vertical cantilevered pipe conveying fluid and having an intermediate translational linear spring. The translational linear spring can be located at an arbitrary position. Governing equations are derived by energy expressions, and numerical technique using Galerkin's method is applied to discretize the equations of small motion of the pipe. Effects of linear spring supports on the dynamic stability of a vertical cantilevered pipe conveying fluid are fully investigated for various locations and magnitudes of the translational linear spring.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.174-179
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2004
The paper deals with gravitational effect on dynamic stability of a cantilevered pipe conveying fluid. The eigenvalue branches and modes associated with flutter of cantilevered pipes conveying fluid are fully investigated. Governing equations of motion are derived by extended Hamilton's principle, and the solutions are sought by Galerkin's method. Root locus diagrams are plotted for different values of mass ratio of the pipe, and the order of branch in root locus diagrams is defined. The flutter modes of the pipe at the critical flow velocities are drawn at every one of the twelfth period. The transference of flutter-type instability from one eigenvalue branches to another is investigated thoroughly.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.14
no.12
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pp.1304-1313
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2004
In this paper a dynamic behavior of a cracked cantilever pipe conveying fluid with the moving mass is presented. It has the results focused on the frequency change. Based on the Euler-Bernouli beam theory, the equation of motion can be constructed by using the Lagrange's equation. The crack section is represented by a local flexibility matrix connecting two undamaged beam segments. The crack is assumed to be in the first mode of fracture and to be always opened during the vibrations. When the velocity of the moving mass is constant, the influences of the crack severity, the position of the crack, the moving mass, and the coupling of these factors on the frequencies of the cantilever pipe are depicted.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2000.11a
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pp.127-131
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2000
The paper presents both theoretical and experimental study for dynamic instabilities of a vertical cantilevered pipe with two attached lumped masses conveying fluid. The two attached lumped masses can be considered as valves or some mechanical parts in real pipe system. Eigenvalue behaviors depending on the flow velocity are investigated for the change of positions and magnitudes of an attached lumped mass and a tip mass. In order to verify appropriaty of numerical solutions, experiments were accomplished. Theoretical predictions have a good agreement with experimental ones.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.23
no.4
s.181
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pp.67-74
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2006
The paper presents gravitational effect on eigenvalue branches and flutter modes of a vertical cantilevered pipe conveying fluid. The eigenvalue branches and modes associated with flutter of cantilevered pipes conveying fluid are fully investigated. Governing equations of motion are derived by extended Hamilton's principle, and the related numerical solutions are sought by Galerkin's method. Root locus diagrams are plotted for different values of mass ratios of the pipe, and the order of branch in root locus diagrams is defined. The flutter modes of the pipe at the critical flow velocities are drawn at every one of the twelfth period. The transference of flutter-type instability from one eigenvalue branches to another is investigated thoroughly.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.13
no.1
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pp.26-32
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2003
The vibrational system of this study is consisted of a rotating cantilever pipe and the flow in the pipe. The equation of motion is derived by using Lagrange equation. The influences of the rotating angular velocity and the velocities of fluid flow in the pipe have been studied on the dynamic characteristics of a rotating cantilever pipe by numerical method. The tip-amplitude of axial vibration and maximum tip-deflection of axial direction of cantilever pipe are directly proportional to the velocity of fluid and rotating angular velocity of pipe In the steady state. respectively The bending tip-amplitude of cantilever pipe is inversely proportional to the velocity of fluid in the steady state. When the rotating angular velocity is 5 rad/s, the velocity of fluid increase with increasing the natural frequency of axial vibration at second mode and third mode, but the natural frequency axial direction of first mode is decreased. The natural frequency of lateral direction is decreased due to increase of the rotating angular velocity. It identifies that the Influence of velocity of fluid give much variation lower mode of vibration in lateral direction. And the Influence of velocity of fluid give much variation higher mode of vibration in axial direction.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.12
s.243
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pp.1574-1585
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2005
In this paper, a spectral element model is developed for the uniform straight pipelines conveying internal unsteady fluid. Four coupled pipe-dynamics equations are derived first by using the Hamilton's principle and the principles of fluid mechanics. The transverse displacement, the axial displacement, the fluid pressure and the fluid velocity are all considered as the dependent variables. The coupled pipe-dynamics equations are then linearized about the steady state values of the fluid pressure and velocity. As the final step, the spectral element model represented by the exact dynamic stiffness matrix, which is often called spectral element matrix, is formulated by using the frequency-domain solutions of the linearized pipe-dynamics equations. The FFT-based spectral dynamic analyses are conducted to evaluate the accuracy of the present spectral element model and also to investigate the structural dynamic characteristics and the internal fluid transients of an example pipeline system.
In this study, nonlinear vibration and stability of a polymeric pipe reinforced by single-walled carbon naotubes (SWCNTs) conveying fluid-nanoparticles mixture flow is investigated. The Characteristics of the equivalent composite are determined using Mori-Tanaka model considering agglomeration effects. The surrounding elastic medium is simulated by orthotropic visco-Pasternak medium. Employing nonlinear strains-displacements, stress-strain energy method the governing equations were derived using Hamilton's principal. Differential quadrature method (DQM) is used for obtaining the frequency and critical fluid velocity. The influence of volume percent of SWCNTs, agglomeration, geometrical parameters of pipe, viscoelastic foundation and fluid velocity are shown on the frequency and critical fluid velocity of pipe. Results showed the increasing volume percent of SWCNTs leads to higher frequency and critical fluid velocity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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