Avci, Muammer;Botelho, Rui M.;Christenson, Richard
Smart Structures and Systems
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v.25
no.2
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pp.155-167
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2020
This paper demonstrates a real-time hybrid substructuring (RTHS) shake table test to evaluate the seismic performance of a base isolated building. Since RTHS involves a feedback loop in the test implementation, the frequency dependent magnitude and inherent time delay of the actuator dynamics can introduce inaccuracy and instability. The paper presents a robust stability and performance analysis method for the RTHS test. The robust stability method involves casting the actuator dynamics as a multiplicative uncertainty and applying the small gain theorem to derive the sufficient conditions for robust stability and performance. The attractive feature of this robust stability and performance analysis method is that it accommodates linearized modeled or measured frequency response functions for both the physical substructure and actuator dynamics. Significant experimental research has been conducted on base isolators and dampers toward developing high fidelity numerical models. Shake table testing, where the building superstructure is tested while the isolation layer is numerically modeled, can allow for a range of isolation strategies to be examined for a single shake table experiment. Further, recent concerns in base isolation for long period, long duration earthquakes necessitate adding damping at the isolation layer, which can allow higher frequency energy to be transmitted into the superstructure and can result in damage to structural and nonstructural components that can be difficult to numerically model and accurately predict. As such, physical testing of the superstructure while numerically modeling the isolation layer may be desired. The RTHS approach has been previously proposed for base isolated buildings, however, to date it has not been conducted on a base isolated structure isolated at the ground level and where the isolation layer itself is numerically simulated. This configuration provides multiple challenges in the RTHS stability associated with higher physical substructure frequencies and a low numerical to physical mass ratio. This paper demonstrates a base isolated RTHS test and the robust stability and performance analysis necessary to ensure the stability and accuracy. The tests consist of a scaled idealized 4-story superstructure building model placed directly onto a shake table and the isolation layer simulated in MATLAB/Simulink using a dSpace real-time controller.
Seo, Han Wool;Kim, Dae Dong;Ko, Cheol Woong;Lee, Joon Hmm;Bae, Tae Soo
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.32
no.5
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pp.491-496
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2015
Electric handbike can be easily detachable to various sizes of manual wheelchair and the elderly and people with disabilities can use them easily. Therefore, connectors used for coupling between the handbike and manual wheelchair must secure structural stability for occupant safety. However, related research is rare. The aim of this study is to find the connector with highly structural stability by comparing static and dynamic mechanical characteristics among three typical connectors(a snatch lock, a slide latch, and a fastener) by computational simulations. To perform static and dynamic simulation, we referred to durability test based on Korean Standards and then calculated mechanical stresses in connectors. The results showed that the snatch lock addressed the lowest von-mises stress under the same mechanical condition. Therefore when using the combination of a handbike and a wheelchair, we concluded that the snatch lock is considered as the structurally stable connector to structural stability and usability.
Xiaoyuan Liu;Radzliyana Radzuwan;Nadiah Diyana Tan Binti Abdullah
Advances in concrete construction
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v.16
no.4
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pp.189-203
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2023
This study investigates the bending and stability properties of cylindrical constructions, with a focus on their use in the design and implementation of sporting equipment. The work focuses on a cylindrical construction resembling nanomotors, similar to components seen in sports equipment, using mathematical modeling based on high-order beam theory and nonlocal strain gradient theory. The analysis provides important insights into the dynamic behavior of these systems, revealing light on the impact of numerous factors such as rotational velocity, section change rate, and structural dimensions. The results show a relationship between angular velocity growth and section change rate, which leads to an increase in fundamental frequency values. Furthermore, the research emphasizes the effect of structural factors on dynamic deflection, giving critical information for increasing the stability and performance of sporting equipment. This study adds to the area of sports engineering by providing a more nuanced understanding of how cylindrical constructions react under diverse settings. The results will help to guide the design and manufacturing processes of sports equipment, assuring improved stability and performance for players across a wide range of sports.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2004.10a
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pp.219-224
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2004
There have been many researches on machine tool vibration and chatter to obtain assessment procedure and more productivity. In this paper chatter limit is predicted on a universal machining center which used a parallel mechanism. The prediction method uses the combination of structural dynamic characteristics and cutting dynamics. So the dynamic characieristics were obtained by vibration experiments. We showed the unstable cutting conditions, and from them we could plot the unstable borderlines.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.11a
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pp.403-403
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2002
The use of frequency-dependent spectral element matrix (or exact dynamic stiffness matrix) in structural dynamics is known to provide very accurate solutions, while reducing the number of degrees-of-freedom to resolve the computational and cost problems. Thus, in the present paper, the spectral element model is formulated for the axially moving Timoshenko beam under a uniform axial tension. (omitted)
Maghareh, Amin;Dyke, Shirley J.;Prakash, Arun;Rhoads, Jeffrey F.
Smart Structures and Systems
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v.14
no.6
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pp.1221-1245
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2014
Real-time hybrid simulation (RTHS) is a promising cyber-physical technique used in the experimental evaluation of civil infrastructure systems subject to dynamic loading. In RTHS, the response of a structural system is simulated by partitioning it into physical and numerical substructures, and coupling at the interface is achieved by enforcing equilibrium and compatibility in real-time. The choice of partitioning parameters will influence the overall success of the experiment. In addition, due to the dynamics of the transfer system, communication and computation delays, the feedback force signals are dependent on the system state subject to delay. Thus, the transfer system dynamics must be accommodated by appropriate actuator controllers. In light of this, guidelines should be established to facilitate successful RTHS and clearly specify: (i) the minimum requirements of the transfer system control, (ii) the minimum required sampling frequency, and (iii) the most effective ways to stabilize an unstable simulation due to the limitations of the available transfer system. The objective of this paper is to establish a stability switch criterion due to systematic experimental errors. The RTHS stability switch criterion will provide a basis for the partitioning and design of successful RTHS.
Vibrations in aerodynamic systems can lead to significant structural and performance issues. This paper presents a novel theorem for actively controlling aerodynamic vibrations through parametric stability analysis. The proposed approach models the aerodynamic system as a dynamic system with parametric excitation, allowing for the identification of stable and unstable regions in the parameter space. By strategically adjusting the system parameters, the vibrations can be effectively suppressed, enhancing the overall reliability and performance of the aerodynamic system. The theoretical underpinnings of the theorem are discussed, and the effectiveness of the approach is demonstrated through numerical simulations and experimental validation. The results show the potential of this method for practical implementation in various aerodynamic applications, such as aerospace engineering and wind turbine design.
This paper numerically investigates the feasibility of an active mass damper (AMD) system using the time delay control (TDC) algorithm, which is one of the robust and adaptive control algorithms, for effectively suppressing the excessive vibration of a building structure under wind loading. Because of its several attractive features such as the simplicity and the excellent robustness to unknown system dynamics and disturbance, the TDC algorithm has the potential to be an effective control system for mitigating the vibration of civil engineering structures such as buildings and bridges. However, it has not been used for structural response reduction yet. In this study, therefore, the active control method combining an AMD system with the TDC algorithm is first proposed in order to reduce the wind-induced vibration of a building structure and its effectiveness is numerically examined. To this end, its stability analysis is first performed; and then, a series of numerical simulations are conducted. It is demonstrated that the proposed active structural control system can effectively reduce the acceleration response of the building structure.
Communications for Statistical Applications and Methods
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v.18
no.4
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pp.495-505
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2011
This study performs statistical tests for stability of a long-run relationship in the telecommunication market system by identifying the time path of a recursively estimated cointegration parameter. A dummy variable is used to recover stability for the period that the hypothesis of stable cointegration is rejected, and then a proper cointegrating relation is derived. A dummy variable appears to reflect the structural change in the cointegrating relation according to the analytical results for the error correction term.
A damped trapezoidal rule method for numerical time-integration is presented, and its application in analyses of dynamic response of damped structures is discussed. It is shown that the damped trapezoidal rule method has features that make it an attractive approach for applications in dynamic analyses of structures. Accuracy and stability analyses are developed for the damped single-degree-of-freedom systems. Error analyses are also performed for the Newmark beta method and compared with the damped trapezoidal rule method as a basis for discussion of the relative merits of the proposed method. The procedure is fully explicit and easy to implement. However, since the method is an explicit method, it is conditionally stable. The methodology is applied to several example problems to illustrate its strengths, limitations and inherent simplicity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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