The present study deals with two dimensional electro-elastic analysis of a functionally graded piezoelectric (FGP) cylinder under internal pressure. Energy method and first order shear deformation theory (FSDT) are employed for this purpose. All mechanical and electrical properties except Poisson ratio are considered as a power function along the radial direction. The cylinder is subjected to uniform internal pressure. By supposing two dimensional displacement and electric potential fields along the radial and axial direction, the governing differential equations can be derived in terms of unknown electrical and mechanical functions. Homogeneous solution can be obtained by imposing the appropriate mechanical and electrical boundary conditions. This proposed solution has capability to solve the cylinder structure with arbitrary boundary conditions. The previous solutions have been proposed for the problem with simple boundary conditions (simply supported cylinder) by using the routine functions such as trigonometric functions. The axial distribution of the axial displacement, radial displacement and electric potential of the cylinder can be presented as the important results of this paper for various non homogeneous indexes. This paper evaluates the effect of a local support on the distribution of mechanical and electrical components. This investigation indicates that a support has important influence on the distribution of mechanical and electrical components rather than a cylinder with ignoring the effect of the supports. Obtained results using present method at regions that are adequate far from two ends of the cylinder can be compared with previous results (plane elasticity and one dimensional first order shear deformation theories).
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.3
no.1
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pp.57-65
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2002
Pneumatic cylinder is widely used fur mechanical handling systems. Often, the impact occurs at the both ends points of pneumatic cylinder and generates the destructive shock with in the structural operating members of the machine or equipment. To reduce the damage of system, therefore, shock absorbing devices are required. Cushioning of pneumatic cylinders at one or both ends of piston stroke is used to reduce the shock and vibration. The cylinder body have to withstand under conditions of high velocity and load. In this research pneumatic cushioning cylinder moving tests have been conducted for different load mass and supply pressure. The velocity of pneumatic cylinder actuation system which is set vertically with multiple orifice cushion sleeve is controled with the meter-in/out control system. This study examines the dynamic characteristics of pneumatic cylinder which are used as cushion devices. It turns out that the cushion pressure is mainly a function of the external load rather than the supply pressure. The cushion region characteristics was also revealed in the meter-in control system.
Namayandeh, Mohammad Javad;Mohammadimehr, Mehdi;Mehrabi, Mojtaba;Sadeghzadeh-Attar, Abbas
Advances in materials Research
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v.9
no.1
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pp.15-32
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2020
In this article, an analytical solution is presented for the steady-state axisymmetric thermal stress distributions in a composite hollow cylinder. The cylinder is composed of two isotropic and anisotropic materials which is subjected to the thermal boundary conditions of convective as well as radiative heating and cooling on the inner and outer surfaces, respectively. The solution of the temperature is obtained by means of Bessel functions and the thermal stresses are developed using Potential functions of displacement. Numerical results are derived for a cylinder which is similar to a gas turbine combustor and showed that the maximum temperature and thermal stresses (radial, hoop, axial) occurred in the middle point of cylinder and the values of thermal stresses in anisotropic cylinder are more than the isotropic cylinder. It is worthy to note that the values of the thermal conditions which estimated in this research, not to be presented in any other papers but these values are very accurate in calculation.
Single- and multi-span orthotropic functionally graded hollow cylinders subjected to axisymmetrical bending are investigated on the basis of a unified shear deformable shell theory, in which the transverse displacement is expressed by means of a general shape function. To approach the through-thickness inhomogeneity of the hollow cylinder, a laminated model is employed. The shape function therefore shall be determined for each fictitious layer. To improve the computational efficiency, we resort to a transfer matrix method. Based on the principle of minimum potential energy, equilibrium equations are established, which are then solved analytically using the transfer matrix method for arbitrary boundary conditions. Numerical comparisons among a third-order shear deformable shell theory, an exact elastic theory and the present theory are provided for a simply supported hollow cylinder, from which the present theory turns out to be superior in stress estimation. Distributions of displacements and stresses in single- and three-span hollow cylinders with different boundary conditions are also illustrated in numerical examples.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.10
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pp.110-118
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2000
An adaptive controller for trajectory tracking control of a pneumatic cylinder is proposed. The controller is directly derived by using Lyapunov function, and very simple and computationally efficient since it does not require the mathematical model or the parameter values of a pneumatic system. It is also shown that the system is bounded stable with the controller, and the size of tracking errors can be made arbitrarily small. The stability and the performance of the controller is also verified experimentally. The results of the experiments demonstrate that the proposed controller achieves more accurate trajectory tracking performance than a PD controller.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.12
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pp.2926-2934
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2000
This study presents a direct adaptive controller which is derived by using Lyapunovs direct methods for trajectory tracking control of a pneumatic cylinder. The structure of the controller is very simple and computationally efficient because it does not use either the dynamic model or the parameter values of the pneumatic system. The bounded stability of the system is shown in the presence of the bounded unmodeled dynamics. The bounded size of tracking errors can be made arbitrarily small without giving andy influences on either input or output variables. The trajectory tracking performance and the stability of the control system is verified experimentally. The results of the experiments show that the proposed controller tracks the given trajectories, sine function and cycloidal function trajectories, more accurately than PD controller does, and it stabilizes the system and adaptive variables.
Flow over a circular cylinder is studied numerically using a turbulence model. Based on the κ-ε-f/sub μ/ model of Park and Sung[6], a new damping function is used. The efficiency of the strain dependent damping function is addressed for vortex-shedding flows past a circular cylinder. The mean velocity and Reynolds stresses are compared with available experimental data at Re/sub D/= 3900. Also, the computational results for the Strouhal number are evaluated at several Reynolds number. The predictions by κ-ε-f/sub μ/ model are in good agreement with the experiments.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.14
no.4
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pp.32-38
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2006
A clutch hydraulic system for automotive manual transmissions transfers hydraulic pressure generated by driver's pedal manipulation to the clutch mechanism. The foot effort when the clutch pedal is pushed is different than that when the clutch is returned. The effort or load difference, called hysteresis, is caused by the friction produced between rubber seal and inner wall inside the hydraulic cylinder. This clutch pedal travel foot effort hysteresis is essential for a clutch hydraulic system design and analysis. The dynamic model for a clutch hydraulic system is developed and a simulation analysis is performed to estimate the fiction coefficient as a function of the cylinder pressure. The simulation result is then compared to the measurements obtained from a clutch hydraulic system tester to ensure the reliability of the dynamic model and the coefficients estimated. Also the estimated friction coefficients at various pressure values are compared to those reported by an independent study.
This paper presents the position control of a double-rod cylinder system activated by an electrotheological(ER) valve unit. Following the composition of a silicone oil-based ER fluid, theological properties of the ER fluid are experimentally tested as a function of imposed electric fields to determine appropriate design parameters of the ER valve. The ER valves are then designed and manufactured. Subsequently, the pressure drop of the ER valve is evaluated with respect to the intensity of the electric field. Four ER valves bridge-cylinder system is formulated, and the governing equations for the system are derived. A neural network control scheme is then synthesized to perform the position control of the cylinder system. Tracking control responses are experimentally evaluated and presented in order to demonstrate the effectiveness of the proposed control system.
Kang Bo-Sik;Song Chang-Seop;Ji Sang-Won;Jang Ji-Seong
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.30
no.6
s.249
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pp.631-636
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2006
In this study, a model of pneumatic cylinder position control system considering dynamic characteristics of transmission line is proposed. The transfer characteristics of transmission line are assumed to be second order transfer function because the effect of resonance characteristics of transmission line under high frequency range can be neglected by the friction force and low pass characteristics of the pneumatic cylinder driving system. Therefore, the position control system including transmission line can be modeled by using a model of pneumatic cylinder driving system and the model of transmission line. The effectiveness of the proposed model is proved by comparison of simulation results using proposed model with experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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