The dynamic response of Euler-Bernoulli beams to resonant harmonic moving loads is analysed. The non-dimensional form of the motion equation of a beam crossed by a moving harmonic load is solved through a perturbation technique based on a two-scale temporal expansion, which permits a straightforward interpretation of the analytical solution. The dynamic response is expressed through a harmonic function slowly modulated in time, and the maximum dynamic response is identified with the maximum of the slow-varying amplitude. In case of ideal Euler-Bernoulli beams with elastic rotational springs at the support points, starting from analytical expressions for eigenfunctions, closed form solutions for the time-history of the dynamic response and for its maximum value are provided. Two dynamic factors are discussed: the Dynamic Amplification Factor, function of the non-dimensional speed parameter and of the structural damping ratio, and the Transition Deamplification Factor, function of the sole ratio between the two non-dimensional parameters. The influence of the involved parameters on the dynamic amplification is discussed within a general framework. The proposed procedure appears effective also in assessing the maximum response of real bridges characterized by numerically-estimated mode shapes, without requiring burdensome step-by-step dynamic analyses.
Dynamic parameters such as natural frequencies can provide global stiffness information of a structure, and thus be utilized in monitoring structural integrity of large structures such as a containment. To identify the dynamic parameters without interrupting normal operation, a modal analysis method based on ambient vibration measurements should be applied. In this study, dynamic parameters of the containment of Wolsong Unit 2 are identified using ambient vibration measurement data. The feasibility of the study is verified using a numerical model for the containment. From the modal analysis, dynamic parameters of the containment with acceptable correlation to analytical modes can be estimated.
In order to make the dynamic analysis and design of improved composite beam with corrugated steel web (CBGSCC) bridge more efficient and economical, the parametric self-cyclic analysis model (SCAM) was written in Python on Anaconda platform. The SCAM can call ABAQUS finite element software to realize automatic modeling and dynamic analysis. For the CBGSCC bridge, parameters were set according to the general value range of CBGSCC bridge parameters in actual engineering, the SCAM was used to calculate the large sample model generated by parameter coupling, the optimal value range of each parameter was determined, and the sensitivity of the parameters was analyzed. The number of diaphragms effects weakly on the dynamic characteristics. The deck thickness has the greatest influence on frequency, which decreases as the deck thickness increases, and the deck thickness should be 20-25 cm. The vibration frequency increases with the increase of the bottom plate thickness, the web thickness, and the web height, the bottom plate thickness should be 17-23mm, the web thickness should be 13-17 mm, and the web height should be 1.65-1.7 5 m. Web inclination and Skew Angle should not exceed 30°, and the number of diaphragms should be 3-5 pieces. This method can be used as a new method for structural dynamic analysis, and the importance degree and optimal value range of each parameter of CBGSCC bridge can be used as a reference in the design process.
An effective approach for updating finite element model is presented which can provide reliable estimates for structural updating parameters from identified operational modal data. On the basis of the dynamic perturbation method, an exact relationship between the perturbation of structural parameters such as stiffness change and the modal properties of the tested structure is developed. An iterative solution procedure is then provided to solve for the structural updating parameters that characterise the modifications of structural parameters at element level, giving optimised solutions in the least squares sense without requiring an optimisation method. A regularization algorithm based on the Tikhonov solution incorporating the generalised cross-validation method is employed to reduce the influence of measurement errors in vibration modal data and then to produce stable and reasonable solutions for the structural updating parameters. The Canton Tower benchmark problem established by the Hong Kong Polytechnic University is employed to demonstrate the effectiveness and applicability of the proposed model updating technique. The results from the benchmark problem studies show that the proposed technique can successfully adjust the reduced finite element model of the structure using only limited number of frequencies identified from the recorded ambient vibration measurements.
This paper presents a novel method to construct a personalized e-Learning system based on dynamic estimations of item parameters and learners' abilities, where the learning content objects are of the same intrinsic quality or homogeneously distributed and the estimations are carried out using IRT(Item Response Theory). The system dynamically connects the test and the corresponding learning procedures. Test results are directly applied to estimate examinee's ability and are used to modify the item parameters and the difficulties of learning content objects during the learning procedure is being operated. We define the learning unit 'Node' as an amount of learning objects operated so that new parameters can be re-estimated. There are various content objects in a Node and the parameters estimated at the end of current Node are directly applied to the next Node. We offer the most appropriate learning Node for a person's ability throughout the estimation processes of IRT. As a result, this scheme improves learning efficiency in web-base e-Learning environments offering the most appropriate learning objects and items to the individual students according to their estimated abilities. This scheme can be applied to any e-Learning subject having homogeneous learning objects and unidimensional test items. In order to construct the system, we present an operation scenario using the proposed system architecture with the essential databases and agents.
Kim, Jung-Soo;Kim, Woonkyung M.;Kim, Jeung-Tae;Lee, Jae-Won
Journal of Mechanical Science and Technology
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v.17
no.6
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pp.860-869
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2003
Dynamic characteristics of a catenary that supplies electrical power to high-speed railway is investigated. The catenary is a slender structure composed of repeating spans. Each span is in turn composed of the contact and messenger wires connected by the hangers in regular intervals. A finite element based dynamic model is developed, and numerical simulations are performed to determine the dynamic characteristics of the catenary The influence of the structural parameters on the response characteristics is investigated. The structural parameters considered include tension on the contact and messenger wires, stiffness of the hangers, and the hanger and span spacing. The hanger characteristics are found to be the dominant factors that influence the overall dynamic characteristics of the catenary.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.16
no.1
s.94
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pp.116-124
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1999
In most conventional design optimization of dynamic system, design sensitivities are utilized. However, design sensitivities based optimization method has numbers of drawback. First, computing design sensitivities for dynamic system is mathematically difficult, and almost impossible for many complex problems as well. Second, local optimum is obtained. On the other hand, Genetic Algorithm is the search technique based on the performance of system, not on the design sensitivities. It is the search algorithm based on the mechanics of natural selection and natural genetics. GA search, differing from conventional search techniques, starts with an initial set of random solutions called a population. Each individual in the population is called a chromosome, representing a solution to the problem at hand. The chromosomes evolve through successive iterations, called generations. As the generation is repeated, the fitness values of chromosomes were maximized, and design parameters converge to the optimal. In this study, Genetic Algorithm is applied to the actual dynamic optimization problems, to determine the optimal design parameters of the dynamic system.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.11b
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pp.593-598
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2002
Coupling adjacent steel frame using elastic dampers for control of response to low and moderate dynamic event is investigated in this paper. The complex modal superposition method is first used to determine dynamic characteristic, mainly modal damping ratio and modal frequency, of damper linked linear adjacent steel frame for fractical use. Dynamic response of steel frame linked by hydraulic-excitation method. This combined method can efectively and accurately determine dynamic response of non-clasically damped systems in the frequency domain. Parametric studties are finally performed to identify optimal parameters of elastic dampers for achieving the maximum modal damping ratio or the maximum response reduction of steel frame. It is demonstrated that using discrete elasatic dampers of proper parameters to link steel frame can reduce dynamic response significantly.
Abdulrazzaq, Mohammed Abdulraoof;Kadhim, Zeyad D.;Faleh, Nadhim M.;Moustafa, Nader M.
Structural Monitoring and Maintenance
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v.7
no.1
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pp.27-42
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2020
Dynamic stability of graded nonlocal nano-dimension plates on elastic substrate due to in-plane periodic loads has been researched via a novel 3- unknown plate theory based on exact position of neutral surface. Proposed theory confirms the shear deformation effects and contains lower field components in comparison to first order and refined 4- unknown plate theories. A modified power-law function has been utilized in order to express the porosity-dependent material coefficients. The equations of nanoplate have been represented in the context of Mathieu-Hill equations and Chebyshev-Ritz-Bolotin's approach has been performed to derive the stability boundaries. Detailed impacts of static/dynamic loading parameters, nonlocal constant, foundation parameters, material index and porosities on instability boundaries of graded nanoscale plates are researched.
In order to ensure the structural dynamic stability of moving liquid-storage containers, the flow motion of interior liquid should be appropriately suppressed by means of mechanical devices such as the disc-type elastic baffle. In practice, the design of a suitable baffle requires a priori the parametric dynamic characteristics of storage containers, with respect to the design parameters of baffle, such as the installation location and inner-hole size, the baffle number, and so on. In this paper, we intend to investigate the parametric effect of the baffle parameters on the transient dynamic behavior of a cylindrical fuel-storage tank in an abrupt vertical acceleration motion. For this goal, we employ the ALE (arbitrary Lagrangian-Eulerian) kinematic description method incorporated with the finite element method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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