Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.35
no.1
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pp.40-45
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2007
Modal analysis or modal test is a routine process to get the modal parameters of a dynamic system. The modal parameters include the natural frequencies, damping ratios and mode shapes. This paper presents a method that can derive the equations of motion for a dynamic system from the modal parameters obtained by the modal analysis or modal test. The present method based on the relation between the eigenvalues and eigenvectors of the state space equation derives the mass, damping and stiffness matrices of the system. The numerical verifications for the simple mass-spring-damper system and the cantilevered beam prove the efficiency and accuracy of the present method.
Identification of the modal properties of a structural system has received much attention over the years because of its importance in structural model updating, structural health monitoring and structural control. This paper presents experimental modal test results such as natural frequencies and mode shapes of a scale model of floating structure. A modal testing is performed on the structure and modal parameters for the structure are extracted from the measured data. The results are compared to a finite element model and the correlation between the measured and analytical modal parameters is investigated.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.49
no.9
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pp.739-748
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2021
This paper discusses the prediction and validation of design loads of satellite components using modal mass acceleration curve (Modal MAC). To calculate the acceleration upper bound of the satellite components subjected to the launch environment by the Modal MAC, the parameters of SpaceX Falcon 9 launch vehicle were used, and the acceleration upper bound curve in the modal domain was derived. After that, the maximum acceleration loads applied to the satellite components were predicted by combining Modal MAC with the spacecraft interface loads of the satellite/launch vehicle and modal information of the satellite. In addition, the accuracy of the Modal MAC was validated through comparison with the results of the coupled loads analysis using a simple satellite and launch vehicle model.
A modal filter is a tool used to extract the modal coordinates of each individual mode from a system's output. This is achieved by mapping the response vector from the physical space to the modal space. It decomposes the system's responses into modal coordinates, and thus, on the output of the filter, the frequency response with only one peak corresponding to the natural frequency to which the filter was tuned can be obtained. As was shown in the paper (Deraemecker and Preumont 2006), structural modification (e.g. a drop in stiffness or mass due to damage) causes the appearance of spurious peaks on the output of the modal filter. A modal filter is, therefore, a great indicator of damage detection, with such advantages as low computational effort due to data reduction, ease of automation and lack of sensitivity to environmental changes. This paper presents the application of modal filters for the detection of stiffness changes. Two experiments were conducted: the first one using the simulation data obtained from the numerical 7DOF model, and the second one on the experimental data from a laboratory stand in 4 states of damage.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.11
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pp.3549-3559
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1996
In this study, the effect of parameter and modal filter errors on the vibration control characteristics of flexible structures is analyzed for IMSC ( Independent Modal Space Control). If the control force is designed on the basis of the mathematical model with the parameter and modal filter errors, the closed-loop performance of the vibration control system will be degraded depending on the magnitude of the errors. An asymptotic stability condition of the system with parameter and modal filter errors has more significant effect on the stability condition of the system with parameter and modal filter errors has been drived using Lyapunov approach. It has been found that modal filter error has more significant effect on the stability of closed-loop system than parameter error does. The extent of the response deviation of the closed-loop system is also derived and evaluated using operator thchniques.
Etedali, Sadegh;Tavakoli, Saeed;Sohrabi, Mohammad Reza
Earthquakes and Structures
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v.10
no.5
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pp.1067-1087
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2016
In this paper, a decoupled proportional-integral-derivative (PID) control approach for seismic control of smart structures is presented. First, the state space equation of a structure is transformed into modal coordinates and parameters of the modal PID control are separately designed in a reduced modal space. Then, the feedback gain matrix of the controller is obtained based on the contribution of modal responses to the structural responses. The performance of the controller is investigated to adjust control force of piezoelectric friction dampers (PFDs) in a benchmark base isolated building. In order to tune the modal feedback gain of the controller, a suitable trade-off among the conflicting objectives, i.e., the reduction of maximum modal base displacement and the maximum modal floor acceleration of the smart base isolated structure, as well as the maximum modal control force, is created using a multi-objective cuckoo search (MOCS) algorithm. In terms of reduction of maximum base displacement and story acceleration, numerical simulations show that the proposed method performs better than other reported controllers in the literature. Moreover, simulation results show that the PFDs are able to efficiently dissipate the input excitation energy and reduce the damage energy of the structure. Overall, the proposed control strategy provides a simple strategy to tune the control forces and reduces the number of sensors of the control system to the number of controlled stories.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1996.10a
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pp.195-201
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1996
This paper is mainly forcused on the application of modal analysis In analyze the geometrically non-linear buckling behaviors of large span spatial structures, and the evaluation of each eigen mode affected post-buckling behaviors and buckling loads. Modal analysis is applied . to derivation of the system matrices transforming actual displacement space into generalized coordinates space represented by coefficients multiplied in the linear combination of eigen modes which are independent and orthogonal each other. By using modal analysis method, it will be expected to save the calculating time by computer extremely. For example, we can obtain the satisfactorily good results by using about 7% of total eigen modes only in case of single layer latticed dome. And we can decrease the possibility of divergence on the bifurcation point in the calculation of post-buckling path. Arc-length method and Newton-Raphson iteration method are used to calculate the nonlinear equilibrium path.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2006.11a
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pp.519-522
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2006
Accurate modeling of a dynamic system from experimental data is the bases for the model updating or heath monitoring of the system. Modal analysis or modal test is a routine process to get the modal parameters of a dynamic system. The modal parameters include the natural frequencies, damping ratios and mode shapes. This paper presents a new method that can derive the equations of motion for a dynamic system from the modal parameters obtained by the modal analysis or modal test. The present method based on the relation between the eigenvalues and eigenvectors of the state space equation derives the mass, damping and stiffness matrices of the system. The modeling of a cantilevered beam from modal parameters is an example to prove the efficiency and accuracy of the present method. Using the lateral displacements only, not the rotations, gives limited information for the system. The numerical verification up to now gives reasonable results and the verification with the test data is scheduled.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.17
no.2
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pp.184-194
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2016
In existing identification methods for on-orbit spacecraft, such as eigensystem realization algorithm (ERA) and subspace method identification (SMI), singular value decomposition (SVD) is used frequently to estimate the modal parameters. However, these identification methods are often used to process the linear time-invariant system, and there is a lower computation efficiency using the SVD when the system order of spacecraft is high. In this study, to improve the computational efficiency in identifying time-varying modal parameters of large spacecraft, a faster recursive algorithm called fast approximated power iteration (FAPI) is employed. This approach avoids the SVD and can be provided as an alternative spacecraft identification method, and the latest modal parameters obtained can be applied for updating the controller parameters timely (e.g. the self-adaptive control problem). In numerical simulations, two large flexible spacecraft models, the Engineering Test Satellite-VIII (ETS-VIII) and Soil Moisture Active/Passive (SMAP) satellite, are established. The identification results show that this recursive algorithm can obtain the time-varying modal parameters, and the computation time is reduced significantly.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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