• Earthquakes and Structures
• /
• 제10권6호
• /
• pp.1253-1272
• /
• 2016

For a nonlinear control system, there are many uncertainties, such as the structural model, controlled parameters and external loads. Although the significant progress has been achieved on the robust control of nonlinear systems through some researches on this issue, there are still some limitations, for instance, the complicated solving process, weak conservatism of system, involuted structures and high order of controllers. In this study, the computational structural mechanics and optimal control theory are adopted to address above problems. The induced norm is the eigenvalue problem in structural mechanics, i.e., the elastic stable Euler critical force or eigenfrequency of structural system. The segment mixed energy is introduced with a precise integration and an extended Wittrick-Williams (W-W) induced norm calculation method. This is then incorporated in the market-based control (MBC) theory and combined with the force analogy method (FAM) to solve the MBC robust strategy (R-MBC) of nonlinear systems. Finally, a single-degree-of-freedom (SDOF) system and a 9-stories steel frame structure are analyzed. The results are compared with those calculated by the $H{\infty}$-robust (R-$H{\infty}$) algorithm, and show the induced norm leads to the infinite control output as soon as it reaches the critical value. The R-MBC strategy has a better control effect than the R-$H{\infty}$ algorithm and has the advantage of strong strain capacity and short online computation time. Thus, it can be applied to large complex structures.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제29권5호
• /
• pp.505-530
• /
• 2008

This paper proposes the application of active multiple tuned mass dampers (AMTMD) for translational and torsional response control of a simplified two-degree-of-freedom (2DOF) structure, able to represent the dynamic characteristics of general asymmetric structures, under the ground acceleration. This 2DOF structure is a generalized 2DOF system of an asymmetric structure with predominant translational and torsional responses under earthquake excitations using the mode reduced-order method. Depending on the ratio of the torsional to the translational eigenfrequency, i.e. the torsional to translational frequency ratio (TTFR), of asymmetric structures, the following three cases can be distinguished: (1) torsionally flexible structures (TTFR < 1.0), (2) torsionally intermediate stiff structures (TTFR = 1.0), and (3) torsionally stiff structures (TTFR > 1.0). The even distribution of the AMTMD within the whole width and half width of the asymmetric structure, thus leading to three cases of installing the AMTMD (referred to as the AMTMD of case 1, AMTMD of case 2, AMTMD of case 3, respectively), is taken into account. In the present study, the criterion for searching the optimum parameters of the AMTMD is defined as the minimization of the minimum values of the maximum translational and torsional displacement dynamic magnification factors (DMF) of an asymmetric structure with the AMTMD. The criterion used for assessing the effectiveness of the AMTMD is selected as the ratio of the minimization of the minimum values of the maximum translational and torsional displacement DMF of the asymmetric structure with the AMTMD to the maximum translational and torsional displacement DMF of the asymmetric structure without the AMTMD. By resorting to these two criteria, a careful examination of the effects of the normalized eccentricity ratio (NER) on the effectiveness and robustness of the AMTMD are carried out in the mitigation of both the translational and torsional responses of the asymmetric structure. Likewise, the effectiveness of a single ATMD with the optimum positions is presented and compared with that of the AMTMD.

• 한국음향학회지
• /
• 제35권4호
• /
• pp.261-271
• /
• 2016

지반에 인입된 파일에 대한 거동 해석은 지반의 비선형 거동 특성으로 인해 일반적으로 유한요소에 기반한 수치적인 방법을 주로 이용한다. 그러나 수치 해석은 파일-지반 모델링 및 연산에 많은 노력과 시간을 요구하므로 파일의 제원과 지반 물성치가 확정되지 않은 초기 설계 단계에서는 활용에 많은 한계를 갖는다. 반면, 지반을 선형화한 이론해석의 경우 수치 해석에 비해 모델이 단순하고 연산 시간이 매우 짧으므로, 해석의 신뢰성이 확보된다면 지반-지지구조의 거동 특성을 초기에 예측하는데 유용할 것이다. 본 연구에서 대상으로 하는 풍력발전기의 경우, 초기 설계 단계에서 풍력터빈의 고유진동수 예측을 위한 동적 거동 해석이 요구되며, 이 때 지반에 인입된 풍력터빈의 지지구조는 탄성경계조건으로 단순화하여 동적 거동 해석에 반영할 수 있다. 이를 위해, 본 논문에서는 풍력터빈 지지구조의 선단부 탄성 계수를 도출하고자 지반에 인입된 파일에 대한 파일-지반 연성해석을 수행하였다. 해석 시 지반의 변형은 탄성범위 이내에 있다고 단순화하여 지반에 인입된 파일을 탄성지지된 보로 모델링하였다. 탄성지지보 모델을 이용해 파일 선단에 수평 하중 또는 모멘트가 작용할 때 발생하는 파일의 횡변형을 구하고, 이로부터 영향계수를 도출하였다. 풍력터빈의 지지구조에 대한 해석 예로써, 모노파일과 석션파일에 대해 파일 선단의 영향계수를 구하고, 이를 문헌의 결과와 비교함으로써 해석 결과의 신뢰도를 검증하였다. 또한 이 두 파일의 깊이에 따른 변형 및 선단부의 스프링 상수를 비교하여 지지구조의 강성 측면에서 모노파일과 석션파일의 특성을 살펴보았다.