This paper presents some examples of active control of flow-induced vibration using piezoelectric actuators. The flutter phenomenon, which is the dynamic instability of structure due to mutual interaction among inertia, stiffness, and aerodynamic forces, may cause catastrophic structural failure, and therefore the active flutter suppression is one of the main objectives of the aeroelastic control. Active flutter control has been numerically and experimentally studied for swept-back lifting surfaces using piezoelectric actuation. A finite element method, a panel aerodynamic method, and the minimum state space realization are involved in the development of the governing equation, which is efficiently used for the analysis of the system and design of control laws with modern control framework. The active control suppressed flow-induced vibrations and extended the flutter speed around by 10%. Another representative flow-induced vibration phenomenon is the oscillation of blunt bodies due to the vortex shedding. In general, it is quite difficult to set up the numerical model because of the strong non-linearity of the vortex shedding structure. Therefore, we applied adaptive positive position feedback controller, which requires no pre-determined model of the plant, and successfully suppressed the flow-induced vibration.
The three-dimensional finite element modeling of a composite rotor blade is very hard and requires much computation effort. The efficient method to model a composite beam is necessary for the dynamic and aeroelastic analyses of rotor blades. In this study, the beam modeling method of a composite rotor blade is studied using VABS. The computer program, VABS (Variational Asymptotic Beam Section Analysis), uses the variational asymptotic method to split a 3-D nonlinear elasticity problem into 2-D cross-sectional analysis and 1-D nonlinear beam problem. The VABS can produce the sectional stiffness coefficients of composite rotor blades with various cross section and initial twist/curvatures, and recover the original 3-D distribution of displacement/strain/stress fields. The results of various cross section beams show that VABS gives us the accurate results comparared to commercial codes and does not need much computation effort. It can be concluded that VABS provides the efficient method to establish the FE model of a composite rotor blade.
In its 90 years of life, the Tuned Mass Damper have found application in many fields of engineering as a vibration reducing device. The evolution of the theory of TMDs is briefly outlined in the paper. A generalised mathematical linear model for the analysis of the response of line-like structures with TMDs is presented. The system matrices of the system including the TMDs are written in the state space as a function of the mean wind speed. The stability of the system can be analysed and the Power Spectral Density Function of any response parameter calculated, taking into account an arbitrary number of modes of vibration as well as an arbitrary number of TMDs, for any given PSDF of the excitation. The procedure can be used to optimise the number, position and mechanical properties of the damping devices, with respect to any response parameter. Due to the stationarity of the excitation, the method is well suited to structures subjected to the wind action. In particular the procedure allows the calculation of the onset galloping wind speed and the response to buffeting, and a linearisation of the aeroelastic behaviour allows its use also for the evaluation of the response to vortex shedding. Finally three examples illustrate the suggested procedure.
A study of wind effects was carried out at the Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory (BLWTL) for the projected 558-m high free-standing telecommunication and observation tower for Jakarta, Indonesia. The objectives were to assist the designers with various aspects of wind action, including the overall structural loads and responses of the Tower shaft and the antenna superstructure, the local wind pressures on components of the exterior envelope, and winds in pedestrian areas. The designers of the Tower are the East China Architectural Design Institute (ECADI) and PT Menara Jakarta, Indonesia. Unfortunately, the project is halted due to the financial uncertainties in Indonesia. At the time of the stoppage, pile driving had been completed and slip forming of the concrete shaft of the Tower had begun. When completed, the Tower will exceed the height of the CN-Tower in Toronto, Canada by some 5 m.
The prediction of multimode flutter relies, to a larger extent than bimodal flutter, on accurate modeling of the self-excited forces since it is challenging to perform experimental validation by using aeroelastic tests for a multimode case. This paper sheds some light on the accuracy of predicted self-excited forces by comparing numerical predictions of self-excited forces with measured forces from wind tunnel tests considering the flutter vibration mode. The critical velocity and the corresponding flutter vibration mode of the Hardanger Bridge are first determined using the classical multimode approach. Then, a section model of the bridge is forced to undergo a motion corresponding to the flutter vibration mode at selected points along the bridge, during which the forces that act upon it are measured. The measured self-excited forces are compared with numerical predictions to assess the uncertainty involved in the modeling. The self-excited lift and pitching moment are captured in an excellent manner by the aerodynamic derivatives. The self-excited drag force is, on the other hand, not well represented since second-order effects dominate. However, the self-excited drag force is very small for the cross-section considered, making its influence on the critical velocity marginal. The self-excited drag force can, however, be of higher importance for other cross-sections.
This paper deals with the aeroelastic instability of vibrating multiple blade rows under aerodynamic coupling with each other. A model composed of three blade rows, e.g., rotor-stator-rotor, where blades of the two rotor cascades are simultaneously vibrating, is considered. The displacement of a blade vibrating under aerodynamic force is expanded in a modal series with the natural mode shape functions, and the modal amplitudes are treated as the generalized coordinates. The generalized mass matrix and the generalized stiffness matrix are formulated on the basis of the finite element concept. The generalized aerodynamic force on a vibrating blade consists of the component induced by the motion of the blade itself and those induced not only by vibrations of other blades of the same cascade but also vibrations of blades in another cascade. To evaluate the aerodynamic forces, the unsteady lifting surface theory for the model of three blade rows is applied. The so-called k method is applied to determine the critical flutter conditions. A numerical study has been conducted. The flutter boundaries are compared with those for a single blade row. It is shown that the effect of the aerodynamic blade row coupling substantially modifies the critical flutter conditions.
A series of wind tunnel tests, including 1:50 sectional model tests, 1:50 free-standing bridge tower tests and 1:70 full-bridge aeroelastic model tests were carried out to systematically investigate the aerodynamic performance of the Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge (HZMB). The test result indicates that there are three wind-resistant safety issues the HZMB encounters, including unacceptable low flutter critical wind speed, vertical vortex-induced vibration (VIV) of the main girder and galloping of the bridge tower in across-wind direction. Wind-induced vibration of HZMB can be effectively suppressed by the application of aerodynamic and mechanical measures. Acceptable flutter critical wind speed is achieved by optimizing the main girder form (before: large cantilever steel box girder, after: streamlined steel box girder) and cable type (before: central cable, after: double cable); The installations of wind fairing, guide plates and increasing structural damping are proved to be useful in suppressing the VIV of the HZMB; The galloping can be effectively suppressed by optimizing the interior angle on the windward side of the bridge tower. The present works provide scientific basis and guidance for wind resistance design of the HZMB.
As a new kind of construction facility for high rise buildings, the integral steel platform scaffold system (ISPS) consisting of the steel skeleton and suspended scaffold faces high wind during the construction procedure. The lattice structure type and existence of core tubes both make it difficult to estimate the wind load and calculate the wind-induced responses. In this study, an aeroelastic model with a geometry scale ratio of 1:25 based on the ISPS for Shanghai Tower, with the representative square profile, is manufactured and then tested in a wind tunnel. The first mode of the prototype ISPS is a torsional one with a frequency of only 0.68 Hz, and the model survives under extreme wind speed up to 50 m/s. The static wind load and wind vibration factors are derived based on the test result and supplementary finite element analysis, offering a reference for the following ISPS design. The spacer at the bottom of the suspended scaffold is suggested to be long enough to touch the core tube in the initial status to prevent the collision. Besides, aerodynamic wind loads and cross-wind loads are suggested to be included in the structural design of the ISPS.
A π-shaped composite deck in the form of an open section is a type of blunt body that is highly susceptible to wind loads. To investigate its vortex-induced vibration (VIV) performance, a large-scale (1/20) section model of a cable-stayed bridge with a main span of 650 m was tested in a wind tunnel. The vibration suppression mechanism of the countermeasures was analyzed using computational fluid dynamic. Experimental results demonstrate that the vertical and torsional VIVs of the original section can be suppressed by combining guide plates with a tilt angle of 35° and bottom central stabilizing plates as aerodynamic countermeasures. Numerical results indicate that the large-scale vortex under the deck separates into smaller vortices, resulting in the disappearance of the von Kármán vortex street in the wake zone because the countermeasures effectively suppress the VIVs. Furthermore, a full-bridge aeroelastic model with a scale of 1/100 was constructed and tested to evaluate the wind resistance performance and validate the effectiveness of the proposed countermeasures.
The classical two-degree-of-freedom (2-d-o-f) "sectional model" is currently used to study the dynamics of suspension bridges. Taking into account the first pair of vertical and torsional modes of the bridge, it describes well global oscillations caused by wind actions on the deck and yields very useful information on the overall behaviour and the aerodynamic and aeroelastic response, but does not consider relative oscillation between main cables and deck. The possibility of taking into account these relative oscillations, that can become significant for very long span bridges, is the main purpose of the 4-d-o-f model, proposed by the Authors in previous papers and fully developed here. Longitudinal deformability of the hangers (assumed linear elastic in tension and unable to react in compression) and external loading on the cables are taken into account: thus not only global oscillations, but also relative oscillations between cables and deck can be described. When the hangers go slack, large nonlinear oscillations are possible; if the hangers remain taut, the oscillations are small and essentially linear. This paper describes the model proposed for small and large oscillations, and investigates in detail the limit condition for linear response under harmonic actions on the cables (e.g., like those that could be generated by vortex shedding). These results are sufficient to state that, with geometric and mechanical parameters in a range corresponding to realistic cases of large span suspension bridges, large relative oscillations between main cables and deck cannot be excluded, and therefore should not be neglected in the design. Forthcoming papers will investigate more general cases of loading and dynamic response of the model.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.