The present study aims at proposing an analytical method for semi-active structural control by using block pulse functions. The performance of the resulting controlled system and the requirements of the control devices are highly dependent on the control algorithm employed. In control problems, it is important to devise an accurate analytical method with less computational expenses. Block pulse functions (BPFs) set proved to be the most fundamental and it enjoyed immense popularity in different applications in the area of numerical analysis in systems science and control. This work focused on the application of BPFs in the control algorithm concerning decrease the computational expenses. Variable orifice dampers (VODs) are one of the common semi-active devices that can be used to control the response of civil Structures during seismic loads. To prove the efficiency of the proposed method, numerical simulations for a 10-story shear building frame equipped with VODs are presented. The controlled response of the frame was compared with results obtained by controlling the frame by the classical clipped-optimal control method based on linear quadratic regulator theory. The simulation results of this investigation indicated the proposed method had an acceptable accuracy with minor computational expenses and it can be advantageous in reducing seismic responses.
This paper deals with analytical prediction for the cogging torque of permanent magnet machines with multi-pole rotor First. open-circuit field solutions are derived using a magnetic vector potential and a two-dimensional (2-d) polar coordinate systems. On the basis of derived open-circuit field solutions and 2-d permeance functions. we also derive the analytical solutions for the open-circuit field considering stator slotting effects and cogging torque. All analytical results are shown in goof agreement with those obtained from finite element (FE) analyses.
This paper presents analytical solutions for skewed thick plates under transverse loading that have previously been unreported in the literature. The thick plate solution is obtained in a framework of an oblique coordinate system. The governing equation is first derived in the oblique coordinate system, and the solution is obtained using deflection and rotation as partial derivatives of a potential function developed in this research. The solution technique is applied to three illustrative application examples, and the results are compared with numerical solutions in the literature and those derived from the commercial finite element analysis package ANSYS 11. These results are in excellent agreement. The present solution may also be used to model skewed structures such as skewed bridges, to facilitate efficient routine design or evaluation analyses, and to form special elements for finite element analysis. At the same time, the analytical solution developed in this research could be used to develop methods to address post-buckling and dynamic problems.
Muppala, Raghava Raju;Raju, K. Padma;Moon, Nam-Mee;Jung, Baek-Ho
Journal of electromagnetic engineering and science
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제8권1호
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pp.6-11
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2008
Advances in low power design open the possibility to harvest energy from the environment to power electronic circuits. Electrical energy can be harvested from piezoelectric transducer. Piezoelectric materials can be used as mechanisms to transfer mechanical energy usually vibrating system into electrical energy that can be stored and used to power other devices. Micro- to milli-watts power can be generated from vibrating system. We developed definitive and analytical models to predict the power generated from a cantilever beam attached with piezoelectric transducer. Analytical models are pin-force method, enhanced pin-force method and Euler-Bernoulli method. Harmonic oscillations and random noise will be the two different forcing functions used to drive each system. It has been selected the best model for generating electric power based upon the analytical results obtained.
Almitani, Khalid H.;Abdelrahman, Alaa A.;Eltaher, Mohamed A.
Steel and Composite Structures
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제32권5호
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pp.643-655
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2019
Perforation and cutouts of structures are compulsory in some modern applications such as in heat exchangers, nuclear power plants, filtration and microeletromicanical system (MEMS). This perforation complicates dynamic analyses of these structures. Thus, this work tends to introduce semi-analytical model capable of investigating the dynamic performance of perforated beam structure under free and forced conditions, for the first time. Closed forms for the equivalent geometrical and material characteristics of the regular square perforated beam regular square, are presented. The governing dynamical equation of motion is derived based on Euler-Bernoulli kinematic displacement. Closed forms for resonant frequencies, corresponding Eigen-mode functions and forced vibration time responses are derived. The proposed analytical procedure is proved and compared with both analytical and numerical analyses and good agreement is noticed. Parametric studies are conducted to illustrate effects of filling ratio and the number of holes on the free vibration characteristic, and forced vibration response of perforated beams. The obtained results are supportive in mechanical design of large devices and small systems (MEMS) based on perforated structure.
Abreu, Willian V. de;Martinez, Aquilino S.;Carmo, Eduardo D. do;Goncalves, Alessandro C.
Nuclear Engineering and Technology
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제54권4호
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pp.1471-1481
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2022
This paper aims to present a new method for obtaining an analytical solution for the Kaniadakis Doppler broadening (KDB) function. Also, in this work, we report the computational efficiencies of this solution compared with the numerical one. The solution of the differential equation achieved in this paper is free of approximations and is, consequently, a more robust methodology for obtaining an analytical representation of ψk. Moreover, the results show an improvement in efficiency using the analytical approximation, indicating that it may be helpful in different applications that require the calculation of the deformed Doppler broadening function.
A new method for deriving analytical solution of the annular elastic plate on elastic foundation under axisymmetric loading is presented. The formulation is based on application of Hankel integral transforms and Bessel functions' properties in the corresponding boundary-value problem. A representative example is studied and the obtained solution is compared with published numerical results indicating excellent agreement.
The general solution for two-dimensional magneto-electro-elastic media in terms of four harmonic displacement functions is proposed analytically. The expressions of specific solutions of magneto-electro-elastic plane problems with specific body forces are derived. Finally, based on the general solution in the case of distinct eigenvalues and the specific solution for density functionally gradient media, two kinds of beam problems with body forces depending only on the z or x coordinate are solved by the trial-and-error method.
In this study, the state equation for axisymmetric bending of laminated transversely isotropic circular plates on elastic foundation is established on the basis of three-dimensional elasticity. By using the expansions of Bessel functions, an analytical solution of the problem is presented. As a result, all the fundamental equations of three-dimensional elasticity can be satisfied exactly and all the independent elastic constants can be fully taken into account. Furthermore, the continuity conditions at the interfaces of plies can also be satisfied.
본 논문에서는 광탄성 실험 하이브리드 법을 이용하여 접촉응력문제를 해석하는 경우의 응력형상 함수에 대해서 다루고 있다. 일반적으로 접촉응력문제는 반평면 문제로써 해석 되어지므로, 접촉응력의 경우 Airy 응력함수를 구성하는 두 해석적인 응력함수의 관계는 균열문제에서와 유사하였다. 그러나 이 관계를 그대로 접촉응력문제 (특히 특이점을 가진 경우)에 사용할 수가 없다. 그러므로 정확한 접촉문제의 해석을 위해 이들 두 해석적인 응력함수의 형태에 접촉하는 두 끝점의 조건에 따른 응력형상함수를 반드시 고려하여야만 할 것이다. 두 접촉끝점의 응력 특이성에 따라 4종류로 분류되는 이들 응력형상함수 중에서 오링 해석을 위한 중요한 두 종류의 응력형상함수를 선택하였으며, 이것의 유효성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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