Effects of viscoelastic foundation on vibration of curved-beam structure with clamped and simply-supported boundary conditions is investigated in this study. In doing so, a micro-scale laminate composite beam with two piezoelectric face layer with a carbon nanotube reinforces composite core is considered. The whole beam structure is laid on a viscoelastic substrate which normally occurred in actual conditions. Due to small scale of the structure non-classical elasticity theory provided more accurate results. Therefore, nonlocal strain gradient theory is employed here to capture both nano-scale effects on carbon nanotubes and microscale effects because of overall scale of the structure. Equivalent homogenous properties of the composite core is obtained using Halpin-Tsai equation. The equations of motion is derived considering energy terms of the beam and variational principle in minimizing total energy. The boundary condition is assumed to be clamped at one end and simply supported at the other end. Due to nonlinear terms in the equations of motion, semi-analytical method of general differential quadrature method is engaged to solve the equations. In addition, due to complexity in developing and solving equations of motion of arches, an artificial neural network is design and implemented to capture effects of different parameters on the inplane vibration of sandwich arches. At the end, effects of several parameters including nonlocal and gradient parameters, geometrical aspect ratios and substrate constants of the structure on the natural frequency and amplitude is derived. It is observed that increasing nonlocal and gradient parameters have contradictory effects of the amplitude and frequency of vibration of the laminate beam.
Using the finite element method, this study investigates the dynamic time responses of a flexible spinning disk of which axis of rotation is misaligned with the axis of symmetry. The misalignment between the axes of symmetry and rotation is one of the major vibration sources in optical disk drives such as CD-ROM, CD-R, CD-RW and DVD drives. Based upon the Kirchhoff plate theory and the von-Karman strain theory, three coupled equations of motion for the misaligned disk are obtained: two of the equations are for the in-plane motion while the other is for the out-of-plane motion. After transforming these equations into two weak forms for the in-plane and out-of-plane motions, the weak forms are discretized by using newly defined annular sector finite elements. Applying the generalized-$\alpha$ time integration method to the discretized equations, the time responses and the displacement distributions are computed and then the effects of the misalign ment on the responses and the distributions are analyzed. The computation results show that the misalignment has an influence on the magnitudes of the in-plane displacements and it results in the amplitude modulation or the beat phenomenon in the time responses of the out-of-plane displacement.
In this paper we present the linearized equations of motion for a bicycle as a benchmark. The results obtained by pencil-and-paper and two programs are compared. The bicycle model we consider here consists of four rigid bodies, viz. a rear frame, a front frame being the front fork and handlebar assembly, a rear wheel and a front wheel, which are connected by revolute joints. The contact between the knife-edge wheels and the flat level surface is modelled by holonomic constraints in the normal direction and by non-holonomic constraints in the longitudinal and lateral direction. The rider is rigidly attached to the rear frame with hands free from the handlebar. This system has three degrees of freedom, the roll, the steer, and the forward speed. For the benchmark we consider the linearized equations for small perturbations of the upright steady forward motion. The entries of the matrices of these equations form the basis for comparison. Three diffrent kinds of methods to obtain the results are compared : pencil-and-paper, the numeric multibody dynamics program SPACAR, and the symbolic software system Auto Sim. Because the results of the three methods are the same within the machine round-off error, we assume that the results are correct and can be used as a bicycle dynamics benchmark.
This paper presents a method to analyze the unbalance response of a high speed polygon mirror scanner motor supported by sintered metal bearing and flexible structures by using the finite element method and the mode superposition method considering the asymmetry of the gyroscopic effect and sintered metal bearing. The eigenvalues and eigenvectors are calculated by solving the eigenvalue problem and the adjoint eigenvalue problem by using the restarted Arnoldi iteration method. The decoupled equations of motion can be obtained from global finite element motion equations by using the orthogonal relation between the right eigenvectors and left eigenvectors. The decoupled equations of motion are used to analyze the unbalance response of a high speed polygon mirror scanner motor. The validity of the proposed method is verified by comparing the simulated unbalance response with the experimental results.
본 연구에서는 비행중인 유도무기의 기체분리에 대한 수치적 해석을 수행하였다. 기체의 정확한 분리운동을 모사하기 위해 삼차원 공간에서 각각의 물체가 연결되어 움직이는 6자유도 운동방정식을 유도하였으며, 물체를 둘러싼 격자계의 독립적인 처리를 위해 개발된 비정렬 중첩격자기법과 연계하였다. 개발된 해석기법은 유도무기의 받음각이 0도와 5도인 경우의 기체분리운동 해석에 적용되었으며, 이를 통해 본 연구에서의 해석기법이 다중 물체간의 상대운동이 있는 비정상 유동장을 해석하는데 효과적임을 알 수 있었다.
A new conception of fundamental tasks in dynamics of the bridge-track-train systems (BTT), with the aim to evaluate moving load's models adequacy, has been developed. The 2D physical models of BTT systems, corresponding to the fundamental tasks, have been worked out taking into account one-way constraints between the moving unsprung masses and the track. A method for deriving the implicit equations of motion, governing vibrations of BTT systems' models, as well as algorithms for numerical integration of these equations, leading to the solutions of high accuracy and relatively short times of simulations, have been also developed. The derived equations and formulated algorithms constitute the basis for numerical simulation of vibrations of the considered systems.
The purpose of this study is to investigate stability of a high speed train and to propose optimal design using sensitivity analysis of suspension design parameters. A form of equations of motion in tangent track and curve track is obtained based on each creep force. Tangent track and curve track equations include lateral, rolling and yawing motions of wheel sets, bogies, and carbodies. Three track cases have been chosen to stability assesment of a high speed train analysis. Sensitivity equations are set up by directly differentiating the equations of motion. This study def'.led Stability performance index of a high speed train in tangent track and curve track. The relative magnitude of the effect of suspension parameters on the critical speed is computed, and by adjusting these parameters, the increase of the critical speed is achieved.
This paper considers a pipeline conveying one-dimensional unsteady flow inside. The dynamics of the fluid-pipe system is represented by two coupled equations of motion for the transverse and axial displacements, which are linearized from a set of partial differential equations which consists of the axial and transverse equations of motion of the pipeline and the equations of momentum and continuity of the internal flow. Because of the complex nature of fluid-pipe interactive mechanism, a very accurate solution method is required to get sufficiently accurate dynamic characteristics of the pipeline. In the literatures, the finite element models have been popularly used for the problems. However, it has been well recognized that finite element method (FEM) may provide poor solutions especially at high frequency. Thus, in this paper, a spectral element model is developed for the pipeline and its accuracy is evaluated by comparing with the solutions by FEM.
Cracks in beams and shallow arches are modeled by massless rotational springs. First, we introduce a specially designed linear operator that "absorbs" the boundary conditions at the cracks. Then the equations of motion are derived from the first principles using the Extended Hamilton's Principle, accounting for non-conservative forces. The variational formulation of the equations is stated in terms of the subdifferentials of the bending and axial potential energies. The equations are given in their abstract (weak), as well as in classical forms.
The equations of motion for a basic industrial robotic system which has a rigid or a flexible arm are derived by Lagrange's equation, respectively. Especially, for the deflection of the flexible arm, the assumed mode method is employed. These equations are highly nonlinear equations with nonlinear coupling between the variables of motion. In order to design the control law for the rigid-arm robot, Hunt-Su's nonlinear transformation method and Marino's feedback equivalence condition are used with linear quadratic regulator(LQR) theory. The control law for the rigid-arm robot is employed to input the desired path and to provide the required nonlinear transformations for the flexible-arm robot to follow. By using the implicit Euler method to solve the nonlinear equations, the comparison of the motions between the flexible and the rigid robots and the effect of flexibility are examined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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