This paper describes a large tuned mass damper (TMD) developed as an effective seismic control device for an existing highrise building. To realize this system, two challenges needed to be overcome. One was how to support a huge mass that has to move in any direction, and the second was how to control mass displacement that reaches up to two meters. A simple pendulum mechanism with strong wires was adopted to solve the first problem. As a solution to the important latter problem, we developed a high-function oil damper with a unique hydraulic circuit. When the mass velocity reaches a certain value, which was predetermined by considering the permissible displacement, the damper automatically and drastically increases its damping coefficient and limits the mass velocity. This velocity limit function can effectively and stably control the mass displacement without any external power. This paper first examines the requirements of the TMD using a simple model and clarifies the constitution of the actual TMD system. Then the seismic upgrading project of an existing high-rise building is outlined, and the developed TMD system and the results of performance tests are described. Finally, control effects for design earthquakes are demonstrated through response analyses and construction progress is introduced.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.21
no.3
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pp.331-341
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2018
This study proposes an integrated serial spring-damper mechanism as a dual pulse generation system. Compared to the traditional dual pulse generation system, which used multiple springs and a damper to generate a dual pulse critical for impact testing of naval equipments, currently used separated serial spring-damper mechanism is comprised of two components: an air spring, and a damper. The proposed mechanism combines the two components into one integrated system with a unique design that lets simply changing the volume and the pressure of the air tank, and the length of the annular pipe adjust the stiffness and damping constants for testing, eliminating the need to have multiple sets of air springs and dampers. Simulations using MatLab and Simulink were conducted to verify the feasibility of this design. The results show the potential of an integrated serial spring-damper mechanism as a more convenient and flexible mechanism for dual pulse generation system.
Chong, Rong; Wenkai, Tian;Peng, Wang;Qingxuan, Shi
Steel and Composite Structures
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v.45
no.6
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pp.865-876
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2022
The slit members have lower strength and lower stiffness, which might lead to lower energy dissipation. In order to improve the seismic performance of the slit members, the paper proposes the shear lead damper, which has stable performance and small deformation energy dissipation capacity. Therefore, the shear lead damper can set in the vertical silts of the slit member to transmit the shear force and improve energy dissipation, which is suitable for the slit member. Initially, the symmetrical teeth-shaped lead damper was tested and analyzed. Then the staggered teeth-shaped lead dampers were developed and analyzed, based on the defect analysis and build improvements of the symmetrical specimen. Based on the parameter analysis, the main influence factors of hysteretic performance are the internal teeth, the steel baffles, and the width and length of damper. Finally, the theoretical analysis was presented on the hysteretic curve. And the skeleton curve and hysteresis path were identified. Based on the above theoretical analysis, the design method was proposed, including the damping force, the hysteresis model and the design recommendations.
Duan, Yuanfeng;Ni, Yi-Qing;Zhang, Hongmei;Spencer, Billie.F. Jr.;Ko, Jan-Ming;Fang, Yi
Smart Structures and Systems
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v.23
no.6
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pp.521-536
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2019
Using magnetorheological (MR) dampers in multiswitch open-loop control mode has been shown to be cost-effective for cable vibration mitigation. In this paper, a method for analyzing the damping performance of taut cables incorporating MR dampers in open-loop control mode is developed considering the effects of damping coefficient, damper stiffness, damper mass, and stiffness of the damper support. Making use of a three-element model of MR dampers and complex modal analysis, both numerical and asymptotic solutions are obtained. An analytical expression is obtained from the asymptotic solution to evaluate the equivalent damping ratio of the cable-damper system in the open-loop control mode. The individual and combined effects of the damping coefficient, damper stiffness, damper mass and stiffness of damper support on vibration control effectiveness are investigated in detail. The main thrust of the present study is to derive a general formula explicitly relating the normalized system damping ratio and the normalized damper parameters in consideration of all concerned effects, which can be easily used for the design of MR dampers to achieve optimal open-loop vibration control of taut cables.
Despite the considerable lateral stiffness and strength of the Concentrically Braced Frame (CBF), it suffers from low ductility and low seismic dissipating energy capacity. The buckling of the diagonal members of the CBF systems under cyclic loading ended up to the shortcoming against seismic loading. Comprehensive researches have been performing to achieve helpful approaches to prevent the buckling of the diagonal member. Among the recommended ideas, metallic damper revealed a better success than other ideas to enhance the behavior of CBFs. While metallic dampers improve the behavior of the CBF system, they increase constructional costs. Therefore, in this paper, a new steel damper with flexural mechanism is proposed, which is investigated experimentally and numerically. Also, a parametrical revision was carried out to evaluate the effect of thickness, slenderness ratio, angle of the main plate, and height of the main plates on the proposed damper. For the parametrical study, 45 finite element models were analyzed and considered. Experimental results, as well as the numerical results, indicated that the proposed damper enjoys a stable hysteresis loop without any degradation up to a high rotation equal to around 31% that is significantly considerable. Moreover, it showed a suitable performance in case of ductility and energy dissipating. Besides, the necessary formulas to design the damper, the required relations were proposed to design the elements outside the damper to ensure the damper acts as a ductile fuse.
An efficient optimum design process has been developed and applied to systematically design a lock-up clutch system for a torque converter used in an automatic transmission. A simulated annealing algorithm was applied to determine the parameters of the compressive helical damper springs in the clutch. The determination of the number, location, a number of turns, and deflection of damper springs plays an important role in reducing vibration and noise in the lock-up system. Next, FE-based shape optimization was coded to find the shape of the clutch disk that would satisfy the strength, noise and vibration requirements. Using the optimum code, parametric studies were performed to see how spring diameters and frequencies of clutch systems changed as the damper spring traveling angles and the torques were varied. Based on the optimum results, five different designs for clutches with different springs were fabricated and vibration analyses and tests were conducted to validate the accuracy of the proposed method. Results from the two methods show a good correlation.
Seo, Ju-Won;Kim, Nam-Sik;Suh, Jeong-Gin;Jeong, Woon
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2001.04a
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pp.394-402
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2001
In order to lessen cable vibration, new cable damper system with high damping rubber was developed using the basis of the LRB design scheme. The analysis model of cable damper system incorporate voigt-kelvin damper model into the nonlinear cable analysis model. To achieve maximum damping capacity both reducing damper stiffness and developing high damping rubber were performed. As a result of verification test, the high damping rubber damper show its effectiveness in improving cable damping capacity.
A gradient-based evolutionary optimization methodology is presented for finding the optimal design of viscous dampers to minimize an objective function defined for a linear multi-storey structure. The maximum value along height of the transfer function amplitudes for the interstorey drifts is taken as the objective function. Since the ground motion includes various uncertainties, the optimal damper placement may be different depending on the ground motion used for design. Furthermore, the transfer function treated as the objective function depends on the properties of structural parameters and added dampers. This implies that a more robust damper design is desired. A reliable and robust damping design system against any unpredictable ground motions can be provided by minimizing the maximum transfer function. Such design system is proposed in this paper.
Kim, Hae-Lan;Lee, Young-Shin;Lee, Eun-Yup;Lee, Gyu-Seop;Oh, Boo-Jin
Proceedings of the KSME Conference
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2007.05a
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pp.626-631
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2007
MR(Magneto-rheological) fluid is smart material that can be changed viscosity by controlling the magnetic field. MR damper with MR fluid can control damping force. It can be used extensively many engineering structures for reducing the effect of dynamic external disturbances. There are three kinds of MR dampers, such as valve mode, direct-shear mode and squeeze mode. In this study, design process of direct-shear mode MR damper with the MR fluid gap was developed. The parameters that used in the direct-shear mode MR damper Informed from the experiment of valve mode MR damper of Lord company. Magnetic analysis with finite element method was performed to find the optimal annular gap.
Seo, Ju-Won;Kim, Nam-Sik;Ahn, Sang-Sup;Jeong, Woon
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2001.09a
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pp.302-310
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2001
In order to lessen cable vibration, new cable damper system with high damping rubber was developed using the basis of the LRB design scheme. The analysis model of cable damper system incorporate voigt-kelvin damper model into the nonlinear cable analysis model. To achieve maximum damping capacity both reducing damper stiffness and developing high damping rubber were performed. As a result of verification test, the high damping rubber damper shows its effectiveness in improving cable damping capacity.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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