The wind turbine rotor blade is faced with various aeroelastic problem as rotor blades become bigger and lighter by the use the composite material. The aeroelastic analysis of a wind turbine rotor blade requires its aerodynamic model and structural model. For effective aeroelastic analysis, it is required the simple and effective structural model of the blade. In the present study, we introduce the effective equivalent structural modeling of the blade for aeroelastic analysis. The equivalent beam model of the composite blade based on its 3D finite element model is established. The free vibration analysis shows that the equivalent beam model of the blade is equivalent to its 3D finite element model.
It is very difficult to execute the vibration analysis of a huge strucutre, which takes up much time and expense. In this paper we intend to make the equivalent system of a local vibration system of a huge structure with a view to improving the dynamic characteristics and reducing time and expense. First of all, upper deck structure model is maded. And we perform the vibration analysis by the Substructure Synthesis Method and execute the exciting test for the upper deck structure model, and observe the coincidences of two results to confirm the reliability of the analyzing tools used. To make the equivalent system, we give boundary condition to sub-structure that want to be modified and execute the Sensitivity Analysis Method and the Optimum Structural Modification Method. And we execute the structural modification of the equivalent system.. The following can be found from this study. 1. The analytical results are generally coincident with each other. 2. The equivalent system of the superstructure model can be easily obtained using the sensitivity analysis metho and the optimum structural modification method. 3. The structural modification using the equivalent system can be obtained good results above 90% of object value.
본 논문에서는 구조물과 능동형 제진장치를 상용 구조해석 프로그램상에서 해석하는데 필요한 등가모델을 제시하였으며, 이를 통해 부재수준의 구조검토가 가능하도록 하기 위한 연구를 진행하였다. 능동형 제진장치를 일반적인 구조해석모델에 반영하기 위하여 가상의 스프링과 대쉬폿을 이용한 등가링크 모델과, 별도의 축소모델 해석결과를 바탕으로 산정된 제어력을 제진장치 설치위치에 하중으로 작용시키는 등가하중 모델을 제시하였다. 수직캔틸레버 모델과 주상복합 건물 모델을 대상으로 능동형 제어기 설계를 위해 모드에 기초한 축소모델을 구축하고, 이를 토대로 산정된 제어이득으로부터 등가모델을 도출하였다. 이들 모델에 대해 얻어진 가속도 및 변위의 RMS 응답과 최대 부재력을 토대로 등가해석모델의 유효성을 검증하였다. 결과적으로 능동형 제진장치의 상용 구조해석 프로그램을 통해 제어대상 구조물의 부재력 수준까지 상세한 구조검토가 가능함을 확인하였으며, 상대적으로 등가링크 모델이 더 우수한 정확도를 나타내었다.
The corrugated panels are the prime candidate structure for the floor, roof and wall of Korean high speed train. The equivalent continuum modeling approach panels can be used for the efficient design and evaluation of their structural characteristics. The equivalent continuum models, derived from the true complex corrugated panels, should have the same structural behavior as the original structures have. This paper briefly reviews three representative continuum modeling methods: the static analysis method and two plate-models based on modal analysis methods (MAM). These methods are evaluated through some numerical examples by comparing the natural frequencies and static deflections. It is observed that the plate-model based on Rayleigh-Ritz method seems to provide the best results when used in conjunction with the cantilever-type boundary conditions. The equivalent elastic constants of various corrugated panels, depending on the changes in their configurations, are tabulated for efficient use in structural design.
The focus of this study is modeling technique for a bellows in vehicle exhaust system. Bellows was developed using tile finite element model by replacing with the equivalent beam. The equivalent beam model were studied in detail. Non-structural node in the cross section of original model is given to expressing their motion. Equivalent mass matrix and stiffness matrix calculated using Guyan reduction method. Material Properties of beam was obtained from the direct comparison between equivalent model and that of Timoshenko beam model. The calculated natural frequencies and mode shape are compared with the reference results and coincided well. The results were compared with the confirmed results, which were in good agreement.
The thickness of original hinge model is changed for structural stability in this study. The front end with the largest deformation of 9.8813 mm or the rear middle part with the largest equivalent stress of 6082.6 MPa is respectively shown at door hinge. The lower part of joint pin head with the largest deformation of 0.17499 mm and the largest equivalent stress of 1540.2 MPa are shown. The advanced model with more thickness and stability is shown to have smaller displacement in half and smaller equivalent stress by 3 times by comparing with the original model.
Samimifar, Maryam;Massumi, Ali;Moghadam, Abdolreza S.
Structural Engineering and Mechanics
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제70권3호
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pp.289-301
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2019
Hysteretic energy is defined as energy dissipated through inelastic deformations during a ground motion by the system. It includes frequency content and duration of ground motion as two remarkable parameters, while these characteristics are not seen in displacement spectrum. Since maximum displacement individually cannot be the appropriate criterion for damage assessment, hysteretic energy has been evaluated in this research as a more comprehensive seismic demand parameter. An innovative methodology has been proposed to establish a new equivalent linear model to estimate hysteretic energy spectrum for bilinear SDOF models under two different sets of earthquake excitations. Error minimization has been defined in the space of equivalent linearization concept, which resulted in equivalent damping and equivalent period as representative parameters of the linear model. Nonlinear regression analysis was carried out for predicting these equivalent parameter as a function of ductility. The results also indicate differences between seismic demand characteristics of far-field and near-field ground motions, which are not identified by most of previous equations presented for predicting seismic energy. The main advantage of the proposed model is its independency on parameters related to earthquake and response characteristics, which has led to more efficiency as well as simplicity. The capability of providing a practical energy based seismic performance evaluation is another outstanding feature of the proposed model.
In this study, the accuracy and reliability of fully nonlinear method against equivalent linear method for dynamic analysis of soil-structure interaction is investigated comparing the predicted results of both numerical procedures with the results of experimental shaking table tests. An enhanced numerical soil-structure model has been developed which treats the behaviour of the soil and the structure with equal rigour. The soil-structural model comprises a 15 storey structural model resting on a soft soil inside a laminar soil container. The structural model was analysed under three different conditions: (i) fixed base model performing conventional time history dynamic analysis, (ii) flexible base model (considering full soil-structure interaction) conducting equivalent linear dynamic analysis, and (iii) flexible base model performing fully nonlinear dynamic analysis. The results of the above mentioned three cases in terms of lateral storey deflections and inter-storey drifts are determined and compared with the experimental results of shaking table tests. Comparing the experimental results with the numerical analysis predictions, it is noted that equivalent linear method of dynamic analysis underestimates the inelastic seismic response of mid-rise moment resisting building frames resting on soft soils in comparison to the fully nonlinear dynamic analysis method. Thus, inelastic design procedure, using equivalent linear method, cannot adequately guarantee the structural safety for mid-rise building frames resting on soft soils. However, results obtained from the fully nonlinear method of analysis fit the experimental results reasonably well. Therefore, this method is recommended to be used by practicing engineers.
Recently, high-rise building structures connected by a sky-bridge are frequently constructed. To predict accurate dynamic responses of structures connected a sky-bridge, time history analysis is required. Repetitive analyses are required in the design process. If the entire structure model is employed in the repetitive time history analysis, it would take a lot of computational time and engineers' efforts. Therefore, an equivalent model for high-rise building structures connected by a sky-bridge was proposed in this study. The proposed model consists of cantilever having original structure's stiffnesses and masses. Based on the analytical results, it has been shown that the equivalent model can reduce the analysis time and provide similar seismic responses to the original model.
This paper presents the wind excited acceleration responses of a 50 m guyed mast under the action of Typhoon Dujuan. The response of the structure is reconstructed from using a full finite element model and an equivalent beam-column model. The wind load is modelled based on the measured wind speed and recommendations for high-rise structures. The nonlinear time response analysis is conducted using the Newton Raphson iteration procedure. Comparative studies on the measured and computed frequencies and acceleration responses show that the torsional vibration of the structure is significant particularly in the higher vibration modes after the first few bending modes. The equivalent model, in general, gives less accurate amplitude predictions than the full model because of the omission of torsional stiffness of the mast in the vibration analysis, but the root-mean-square value is close to the measured value in general with an error of less than 10%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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