The stress distribution of a rotating cantilever beam in transient vibration is investigated in this paper. The equations of motion of the rotating bean are derived and numerical results are obtained. The tensile and bending stresses which occur when the beam rotates with the tuned angular speed or passes through the tuned angular speed are obtained. Since those stresses are usually significant during the rotational motion, it is important to estimate them accurately in the design of the rotating structure.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2005.05a
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pp.707-710
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2005
In this paper, we studied about the dynamic behavior of a cracked rotating cantilever beam. The influences of a rotating angular velocity, the crack depth and the crack position on the dynamic behavior of a cracked cantilever beam have been studied by the numerical method. The cracked cantilever beam is modeled by the Euler-Bernoulli beam theory. The crack is assumed to be in the first mode of fracture and to be always opened during the vibrations. The lateral tip displacement and the axial tip deflection of a rotating cantilever beam is more sensitive to the rotating angular velocity than the depth and position of crack. Totally, as the crack depth is increased, the natural frequency of a rotating cantilever beam is decreased in the first and second mode of vibration.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2008.11a
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pp.348-353
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2008
A vibration analysis for a rotating cantilever beam with the tapered cross section is presented in this study. The stiffness changes due to the stretching caused by centrifugal inertia forces when a tapered cantilever beam rotates about the axis perpendicular to its longitudinal axis. When the cross section of cantilever beam are assumed to decrease constantly, the mass and stiffness also change according to the variation of the thickness and width ratio of a tapered cantilever beam. Such phenomena result in variations of natural frequencies and mode shapes. Therefore it is important to the equations of motion in order to be obtained accurate predictions of these variations. The equations of motion of a rotating tapered cantilever beam are derived by using hybrid deformation variable modeling method and numerical results are obtained along with the angular velocity and the thickness and width ratio.
Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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2002.04a
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pp.303-306
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2002
변위가 발생한 해안도로 옹벽에 대한 원인을 규명하기 위하여 기반암과 매립부 지반에 대한 조사를 실시하였다. 연구지역에서 지질구조선의 발달은 관찰되지 않고 지표에서 기반암의 거동은 낙석의 형태로 나타난다. 기반암은 생교란작용의 유무에 따라 상, 하부지층이 구분되며 하부 지층은 신선한 상태로 이완된 불연속면은 나타나지 않는다. 변위는 옹벽의 이음부에 집중되며 옹벽의 운동방향은 우향이동과 좌향이동이 반복되며 최초 변위 발생지점 (시 점부)에서 멀어짐에 따라 장력에 의한 확장 (벌어짐)이 우세하며 종점부에서 회전운동이 수반된다. 이음부의 확장과 회전은 최초 발생 지점에서 응력이 전달되는 과정에서 나타난 것으로 해석된다. 매립부 지반의 전기비저항탐사에서 상부의 매립층은 높은 전기비저항을 가지는 것에 반해 하부는 매우 낮은 전기비저항 값을 보여준다. 이는 매립부의 하부지반이 해수면 이하에 위치하여 해수와 같은 유체의 영향을 받으나, 상부는 유체의 영향을 거의 받지 않는 것으로 추정된다. 반면 최초 변위가 발생한 지점의 매립부 지반은 하부와 같이 낮은 전기비저항 값을 보여준다. GPR 탐사에서 최초 변위 발생 지점에서 매질의 이완 내지 공동으로 추정되는 구조가 관찰된다.
This research is concerned with the validation of the modeling technique and controller design for slewing beam structures. When cantilever beam rotates about axes perpendicular to the undeformed beam's longitudinal axis, it experiences inertial loading. Hence, the beam vibrates from the initial stage of slewing. In this paper, the analytical model for a single slewing flexible beam with surface bonded piezoelectric sensor and actuator is developed using the Hamilton's principle with discretization by the assumed mode method. Comparisons with the theoretical model are made based upon the frequency responses and time responses. A new factor called the coupling coefficient is introduced to incorporate the discrepancies between the theoretical and experimental results. The slewing is achieved by applying the PID control, which is found to be less sensitive to vibrations. The vibrations are controlled by PPF controller, which is found to be effective in suppressing residual vibrations after slewing. The vibrations occurred during slewing is difficult to control because the piezoceramic actuator is not powerful enough to overcome inertial loadings.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2009.04a
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pp.573-578
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2009
Starting from the rotating beam finite element in which the interpolating shape functions satisfies the governing static homogeneous differential equation of Euler-Bernoulli rotating beams, we derived new shape functions that satisfies the governing differential equation which contains the terms of hub radius and setting angle. The shape functions are rational functions which depend on hub radius, setting angle, rotational speed and element position. Numerical results for uniform and tapered cantilever beams with and without hub radius and setting angle are compared with the available results. It is shown that the present element offers an accurate method for solving the free vibration problems of rotating beam.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.19
no.2
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pp.348-353
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1995
When cantilever beams rotate, their bending stiffnesses change due to the stretching caused by centrifugal inertia forces. Such phenomena result in variations of natural frequencies and mode shapes associated with constant speed rotational motions of the beams. These variations are important in many practical applications such as helicopter blades, turbomachines, and space structures. This paper presents the formulation of a set of linear equations governing the flapwise bending vibration of rotating cantilever beams. These equations can be used to provide accurate predictions of the variations of natural frequencies and mode shapes due to rotation.
When a cantilever beam rotates about the axis perpendicular to its longitudinal axis, its natural frequencies vary. This phenomenon which is caused by centrifugal inertia forces is often referred to as the stiffening effects. Since the variation of natural frequencies often creates critical problems for the rotating structures, it is necessary to control the variation of natural frequencies. As the cross section of a rotating cantilever beam varies, natural frequencies can be changed. The thickness and the width of the cantilever beam are assumed to be cubic spline functions in the present work. An optimization method is employed to find the optimal thickness and width of the rotating beam. This result can be used for the design of rotating structures such as turbine and helicopter blades.
A modeling method for the modal analysis of a rotating composite beam is presented in this paper. Linear differential equations of motion are derived by using the assumed mode method. For the modeling, hybrid deformation variables are employed and approximated to derive the equations of motion Symmetrical laminated layers are considered for the composite beam. The effects of the dimensionless angular velocity, the hub radius and the fiber orientation angle parameter on the variations of modal characteristics are investigated.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.4
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pp.645-653
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2001
It is well known that natural frequencies increase when a cantilever beam rotates about the axis perpendicular to its longitudinal axis. Such phenomena that are caused by centrifugal inertia forces are often referred to as the stiffening effects. Occasionally it is necessary to control the variation of a natural frequency or the maximum stress of a rotating beam. By changing the thickness of the rotating beam, the modal or the stress characteristics can be changed. The thickness of the rotating beam is assumed to be a cubic spline function in the present work. An optimization method is employed to find the optimal thickness shape of the rotating beam. This method can be utilized for the design of rotating structures such as turbine blades and aircraft rotary wings.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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