The present paper deals with the optimum performance of the passive hybrid control system for the benchmark highway bridge under the six earthquakes ground motion. The investigation is carried out on a simplified finite element model of the 91/5 highway overcrossing located in Southern California. A viscous fluid damper (known as VFD) or non-linear fluid viscous spring damper has been used as a passive supplement device associated with polynomial friction pendulum isolator (known as PFPI) to form a passive hybrid control system. A parametric study is considered to find out the optimum parameters of the PFPI system for the optimal response of the bridge. The effect of the velocity exponent of the VFD and non-linear FV spring damper on the response of the bridge is carried out by considering different values of velocity exponent. Further, the influences of damping coefficient and vibration period of the dampers are also examined on the response of the bridge. To study the effectiveness of the passive hybrid system on the response of the isolated bridge, it is compared with the corresponding PFPI isolated bridges. The investigation showed that passive supplement damper such as VFD or non-linear FV spring damper associated with PFPI system is significantly reducing the seismic response of the benchmark highway bridge. Further, it is also observed that non-linear FV spring damper hybrid system is a more promising strategy in reducing the response of the bridge compared to the VFD associated hybrid system.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.29
no.3
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pp.261-268
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2016
Tuned Liquid Dampers(TLD) are energy dissipation devices that have been proposed to control the dynamics response of structure. The TLD has been shown to effectively control the wind response of structures. However, controlling responses of structures with TLD under seismic loads are not fully investigated. The objective of this study is to evaluate the seismic performance of single degree of freedom(SDF) with TLDs having various tuning and mass raitos. For this purpose, analytical studies are conducted. Different soil conditions are considered in this study. As a result, performance of TLD, appeared diffrently depending on the natural period, damping ratio of the structure. Also TLD tuning ratio appeared differently.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.14
no.4
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pp.23-28
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2010
This study evaluated the effect of vibration, level of lateral yielding strength, site conditions, ductility factor, strain-hardening ratio, and post-capping ratio of the strength limited bilinear SDF systems on the inelastic displacement ratio. The nonlinear response history analysis was conducted using 240 ground motions which were collected at the sites classified as site classes B, C, and D according to the NEHRP. To account for the P-$\Delta$ effects, this study considered negative stiffness ratios ranging from -0.1 to -0.5 of elastic stiffness. Four different damping ratios are used: 2, 5, 10, and 20%. From this study, an equation of inelastic displacement ratio was proposed using nonlinear regression analysis.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.45
no.3
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pp.173-179
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2017
This paper analyzes actuator characteristics for main wing and tail surfaces of an ornithopter by using a motion capture test. Experiments with the ornithopter are conducted indoor, and its fuselage is held on a jig to reduce interaction with vibration generated by flapping motion. The motion capture system detects the movement of markers attached on the main wing and tail wing tip. Experimental results show that the main wings tend to change its amplitude according to the flapping frequency, and the lift and thrust generation simulation is implemented by applying the experimental results and the ornithopter specification to Modified Strip Theory. Step input excitation is applied for experimental analysis of the tail wing in horizontal and vertical directions. As a result, horizontal and vertical tail wings have different characteristics in terms of overshoot, final value, damping ratio and natural frequency because they have different wing structures and linkages.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.22
no.8
s.173
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pp.143-150
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2005
To verify applicability of multi-dimensional spectral analysis (MDSA) fur noise source identification two different approaches which are frequency response and coherent function have been investigated. The coherence function approach appears able to separate the correlated system when the noise sources were coherent. In this study, we identify contribution of structure-borne-noise of vehicle HVAC system using MDSA method. Firstly, to identify the applicability of MDSA method, 4-inputs of vehicle HVAC system were the signals measured by accelerometers attached on the selected noise sources which were composed of blower, evaporator, heater and duct. While 1-output which was driver's position sound was the SPL signals measured by a remote microphone, when the blower motor was operating. We identify efficiency of systems modeled with four Inputs/single output through ordinary coherence function (OCF) and partial coherence function (PCF). As a result of experiment, the blower accounted for $62-88\%$ of the overall level of sound energy density. Also, according to the analysis of acoustic signal and vibration signals measurement, an investigation of the noise source identification in the vehicle HVAC is presented. With the sound intensity method, the major sources of the vehicle HVAC radiation are verified. Also the method of improving the noise reduction is proposed by attaching damping patch access to blower motor and noise reduction is verified.
D'Alessandro, Vincenzo;Petrone, Giuseppe;De Rosa, Sergio;Franco, Francesco
Smart Structures and Systems
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v.13
no.4
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pp.615-636
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2014
Aluminium Foam Sandwich (AFS) panels are becoming always more attractive in transportation applications thanks to the excellent combination of mechanical properties, high strength and stiffness, with functional ones, thermo-acoustic isolation and vibration damping. These properties strongly depend on the density of the foam, the morphology of the pores, the type (open or closed cells) and the size of the gas bubbles enclosed in the solid material. In this paper, the vibrational performances of two classes of sandwich panels with an Alulight(R) foam core are studied. Experimental tests, in terms of frequency response function and modal analysis, are performed in order to investigate the effect of different percentage of porosity in the foam, as well as the effect of the random distribution of the gas bubbles. Experimental results are used as a reference for developing numerical models using finite element approach. Firstly, a sensitivity analysis is performed in order to obtain a limit-but-bounded dynamic response, modelling the foam core as a homogeneous one. The experimental-numerical correlation is evaluated in terms of natural frequencies and mode shapes. Afterwards, an update of the previous numerical model is presented, in which the core is not longer modelled as homogeneous. Mass and stiffness are randomly distributed in the core volume, exploring the space of the eigenvectors.
Bayraktar, Alemdar;Altunisk, Ahmet Can;Sevim, Baris;Turker, Temel
Steel and Composite Structures
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v.7
no.6
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pp.487-502
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2007
In recent decades there has been a trend towards improved mechanical characteristics of materials used in footbridge construction. It has enabled engineers to design lighter, slender and more aesthetic structures. As a result of these construction trends, many footbridges have become more susceptible to vibrations when subjected to dynamic loads. In addition to this, some inherit modelling uncertainties related to a lack of information on the as-built structure, such as boundary conditions, material properties, and the effects of non-structural elements make difficult to evaluate modal properties of footbridges, analytically. For these purposes, modal testing of footbridges is used to rectify these problems after construction. This paper describes an arch type steel footbridge, its analytical modelling, modal testing and finite element model calibration. A modern steel footbridge which has arch type structural system and located on the Karadeniz coast road in Trabzon, Turkey is selected as an application. An analytical modal analysis is performed on the developed 3D finite element model of footbridge to provide the analytical frequencies and mode shapes. The field ambient vibration tests on the footbridge deck under natural excitation such as human walking and traffic loads are conducted. The output-only modal parameter identification is carried out by using the peak picking of the average normalized power spectral densities in the frequency domain and stochastic subspace identification in the time domain, and dynamic characteristics such as natural frequencies mode shapes and damping ratios are determined. The finite element model of footbridge is calibrated to minimize the differences between analytically and experimentally estimated modal properties by changing some uncertain modelling parameters such as material properties. At the end of the study, maximum differences in the natural frequencies are reduced from 22% to only %5 and good agreement is found between analytical and experimental dynamic characteristics such as natural frequencies, mode shapes by model calibration.
Based on the super elastic properties of the shape memory alloy (SMA) and the inverse piezoelectric effect of piezoelectric (PZT) ceramics, a kind of hybrid semi-active control device was designed and made, its mechanical properties test was done under different frequency and different voltage. The local search ability of genetic algorithm is poor, which would fall into the defect of prematurity easily. A kind of adaptive immune memory cloning algorithm(AIMCA) was proposed based on the simulation of clone selection and immune memory process. It can adjust the mutation probability and clone scale adaptively through the way of introducing memory cell and antibody incentive degrees. And performance indicator based on the modal controllable degree was taken as antigen-antibody affinity function, the optimization analysis of damper layout in a space truss structure was done. The structural seismic response was analyzed by applying the neural network prediction model and T-S fuzzy logic. Results show that SMA and PZT friction composite damper has a good energy dissipation capacity and stable performance, the bigger voltage, the better energy dissipation ability. Compared with genetic algorithm, the adaptive immune memory clone algorithm overcomes the problem of prematurity effectively. Besides, it has stronger global searching ability, better population diversity and faster convergence speed, makes the damper has a better arrangement position in structural dampers optimization leading to the better damping effect.
In this study, the optimum parameters of Tuned Mass Dampers (TMDs) are proposed using Gravity Search Algorithm (GSA) and Particle Swarm Optimization (PSO) to reduce the responses of the structures. A MATLAB program is developed to apply the new approach to the benchmark 10 and 40-story structures. The obtained results are compared to those of other optimization methods used in the literature to verify the developed code. To show the efficiency and accuracy of the proposed methods, nine far-field and near-field worldwide earthquakes are applied to the structures. The results reveal that in the 40-story structure, GSA algorithm can reduce the Relative Displacement (RD) and Absolute Acceleration (AA) up to 43% and 21%, respectively while the PSO decreases them by 50% and 25%, respectively. In contrast, both GSA and PSO algorithms reduce the RD and AA about 29% and 21% for the 10-story structure. Furthermore, using the proposed approach the required TMD parameters reduce by 47% and 63% in the 40 and 10-story buildings in comparison with the referenced ones. Result evaluation and related comparison indicate that these methods are more effective even by using smaller TMD parameters resulting in the reduction of acting force from TMD, having smaller stiffness and damping factors while being more cost effective due to its decreased parameters. In other words, the TMD with optimum parameters can play a positive role in both tall and typical structures.
One promising method for impact detection of composite structures is based on the use of piezopolymer thin fim (PVDf) sensor. In this paper, the relationship between the contact force and the signals of the attached strain gage and PVDF sensor to the composite plate subjected to low-velocity impact were derived. The relation for the open circuit and short circuit voltage of PVDF sensor was derived based on the equivalent circuit model of the piezoelectric sensor. The work was then extended to include experimental investigation into the use of short circuit voltage of PVDF sensor without using charge amplifier to detect low-velocity impact. The natural frequencies and damping ratio of the composite plate obtained from the vibration test were used to modify the analytical model and therefore the differences between measured and simulated signal of the modified analytical model in both forward and backward problem were considerably reduced. The reconstructed contact force and simulated sensor signals agreed well with the measured contact force, strain gage signal, and PVDF sensor singanl.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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