Eltaher, Mohamed A.;Mohamed, Nazira;Mohamed, Salwa A.
Smart Structures and Systems
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제26권2호
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pp.213-226
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2020
In this manuscript, static and dynamic behaviors of geometrically imperfect carbon nanotubes (CNTs) subject to different types of end conditions are investigated. The Doublet Mechanics (DM) theory, which is length scale dependent theory, is used in the analysis. The Euler-Bernoulli kinematic and nonlinear mid-plane stretching effect are considered through analysis. The governing equation of imperfect CNTs is a sixth order nonlinear integro-partial-differential equation. The buckling problem is discretized via the differential-integral-quadrature method (DIQM) and then it is solved using Newton's method. The equation of linear vibration problem is discretized using DIQM and then solved as a linear eigenvalue problem to get natural frequencies and corresponding mode shapes. The DIQM results are compared with analytical ones available in the literature and excellent agreement is obtained. The numerical results are depicted to illustrate the influence of length scale parameter, imperfection amplitude and shear foundation constant on critical buckling load, post-buckling configuration and linear vibration behavior. The current model is effective in designing of NEMS, nano-sensor and nano-actuator manufactured by CNTs.
Structural vibration induced by excitation forces under turbulent boundary layer is investigated in terms of the numerical analysis in this paper. Since the responses of structures excited by the wall pressure fluctuation(WPF) are described by the power spectral density functions, they are calculated and reviewed theoretically for finite and infinite length beams. For the use of numerical approaches, the WPF needs to be discretized but conventional finite element method is not much effective for that purpose because the WPF lose the spatial correlation characteristics. As an alternative numerical technique for WPF modelling, a wavenumber domain finite element approach, called waveguide finite element method, is examined here for infinite length beams. From the comparison between the numerical and theoretical results, it was confirmed that the WFE method can effectively and easily cope with the excitation from WPF and hence the suitable approach.
This paper presents a method of design for the energy harvesting of a piezoelectric cantilever beam. Vibration modes have strain nodes where the strain distribution changes in the direction of the beam length. Covering the strain nodes of the vibration modes with continuous electrodes effects a cancellation of the voltages outputs. The use of segmented electrodes avoids cancellations of the voltage for multi-mode vibration. The resistive load affects the voltage and generated power. The optimum resistive load is considered for segmented and continuous electrodes, and then the power output is verified. One of the effective parameters on energy harvesting performance is the existence of concentrated mass. This topic is studied in this paper. Resonance and off-resonance cases are considered for the harvester. In this paper, both theoretical and experimental methods are used for satisfactory results.
Passive dynamic vibration absorbers (DVAs) are often used to suppress the excessive vibration of a large structure due to their simple construction and low maintenance cost compared to other vibration control techniques. A new type of passive DVA consists of two pendulums connected with spring and dashpot element is investigated. This research evaluated the performance of the DVA in reducing the vibration response of a two degree of freedom shear structure. A model for the two DOF vibration system with the absorber is developed. The nominal absorber parameters are calculated using a Genetic Algorithm(GA) procedure. A parametric study is performed to evaluate the effect of each absorber parameter on performance. The simulation results show that the optimum condition for the absorber frequencies and damping ratios is mainly affected by pendulum length, mass, and the damping coefficient of the pendulum's hinge joint. An experimental model validates the theoretical results. The simulation and experimental results show that the proposed technique is able be used as an effective alternative solution for reducing the vibration response of a multi degree of freedom vibration system.
Park, Dong-Shin;Park, Jung-Min;Kim, Jin-Seon;Lee, Young-Ze
KSTLE International Journal
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제10권1_2호
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pp.33-36
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2009
The nuclear steam generator is composed of a bundle of tubes. The length of these tubes is very long, but their diameter is small. Fluid exists inside of the steam generator and its flow causes vibration, therefore these tubes are supported by anti-vibration bars. The wear damage due to the vibration is known as fretting wear, which should be minimized to ensure the safety of the plants. Research needs to be done about decreasing the amount of fretting wear. Hard coatings have proven to be very effective in reducing the amount of wear. The commercial coatings of TiN and CrN have excellent wear resistance and are used to protect the Inconel tube from fretting wear. The tube-on-flat type tester was used for conducting the fretting wear tests. It was found that the wear amounts of the coated tubes decreased depending on the coating thickness. CrN was found to be very effective in reducing the wear, while the wear amounts were dependent on the coating thickness in the case of TiN and a thick coating of TiN was very effective on wear resistance.
There are three items, which are panhead displacement, tilting angle of pan head, required moment of main shaft, which representing kinematic performance of pantograph. Kinematic variables effective on kinematic performance are length of each components and installation angle, In this study, cost function is defined with 3 items, By this cost function, length of thrust rod was optimized. Finite element analysis was used to consider structural soundness. Finite element model was qualified by comparison between analysis result with experiment result. By qualified F.E, model various severe condition was simulated to consider structural soundness.
The porous woven hose is recently considered as an effective element of automotive intake systems. In order to predict the acoustic performance of an intake system with a porous woven hose, the information on the acoustic wall impedance is required. In this article, a measurement technique that is valid over the low frequency range and without mean flow condition is presented. The measurement is performed in a cylindrical chamber with a concentric layout of the sample and the resistance is estimated from measured reactance and transmission loss data. It is observed that the measured transmission loss for a porous woven hose with an arbitrary length agrees well with the predicted one that uses the estimated impedance for a small sample length.
As mechanical facilities are interacting with each other, the failure of some equipment can affect the entire system, so it is necessary to quickly detect and diagnose the abnormality of mechanical equipment. This study proposes a deep learning model that can effectively diagnose abnormalities in rotating machinery and equipment. CNN is widely used for feature extraction and LSTMs are known to be effective in learning sequential information. In LSTM, the number of parameters and learning time increase as the length of input data increases. In this study, we propose a method of segmenting an input segment signal into shorter-length sub-segment signals, sequentially inputting them to CNN through a time-distributed method for extracting features, and inputting them into LSTM. A failure diagnosis test was performed using the vibration data collected from the motor for ventilation equipment installed at the urban railway station. The experiment showed an accuracy of 99.784% in fault diagnosis. It shows that the proposed method is effective in the fault diagnosis of rotating machinery and equipment.
The main torsional vibration source of the driveline is the fluctuation of the engine torque. The gear rattle is generated by an impact in the backlash due to this torsional vibration. Optimization of the clutch torsional characteristic is one of the effective methods to reduce the idle gear rattle. Many researches have been reported on this problem but only few of them give sufficient consideration to the detail clutch modeling and clutch design parameters (stiffness, hysteresis torque, preload, first stage length). This paper pays attention to the gear impact mechanism and clutch design parameters to reduce the idle gear rattle with computer simulation.
The main torsional vibration source of the driveline is the fluctuation of the engine torque. The gear rattle is impacts generating in the backlash of the free gear due to this torsional vibration Optimization of the clutch torsional characteristic is one of the effective methods to reduce the idle gear rattle. Many researches have been reported on this problem but only few of them give sufficient consideration to the full clutch design parameters(stiffness, hysteresis torque, preload, first stage length) and drag torque This paper pays attention to the gear impact mechanism, clutch design parameters and drag torque to reduce the idle gear rattle with computer simulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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