Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.8
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pp.1023-1028
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2010
Recently, an intelligent service robot is being developed for use in guiding and providing information to visitors about the building at public institutions. The intelligent robot has a sensor at the bottom to recognize its location. Four wheels, which are arranged in the form of a lozenge, support the robot. This robot cannot be operated on uneven ground because its driving parts are attached to its main body that contains the important internal components. Continuous impact with the ground can change the precise positions of the components and weaken the connection between each structural part. In this paper, the design of the suspension system for such a robot is described. The dynamic model of the robot is created, and the driving characteristics of the robot with the designed suspension system are simulated. Additionally, the suspension system is optimized to reduce the impact for the robot components.
Proceedings of the Korean Reliability Society Conference
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2011.06a
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pp.107-113
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2011
The windshield wiper consists of 4 parts: a blade, an arm, a linkage and a motor. The wiper blade makes contact with the windshield and is designed to be operated normally at an angle of 30~50 degrees to the front glass. If the contact pressure between the wiper blade and windshield surface is too high, noise and wear of the rubber will result. On the other hand, if the contact pressure is too low, the performance will do badly, since foreign substances such as dust and stains will not be removed well. The pressure and friction of the wiper blade has a great influence on its effectiveness in cleaning the front window. This is due to the contact of the rubber with the window. This paper presents the dynamic analysis method to estimate the performance of the flat type blade of the wiper system. The blade has a nonlinear characteristic since the rubber is an incompressible hyper-elastic and visco-elastic material. Thus, Structural dynamic analysis using a complex contact model for the blade is performed to find the characteristics of the blade. The flexible multi-body dynamic model is verified by the comparison between test and analysis result. Also, the optimization using the central composite design table is performed.
The dynamic output-feedback robust control method based on linear matrix inequality (LMI) method is presented for suppressing vibration response of a functionally graded material (FGM) beam with piezoelectric actuator/sensor layers in this paper. Based on the reduced model obtained by using direct mode truncation, the linear fractional state space representation of a piezoelectric FGM beam with material properties varying through the thickness is developed by considering both the inherent uncertainties in constitution material properties as well as material distribution and the model error due to mode truncation. The dynamic output-feedback robust H-infinity control law is implemented to suppress the vibration response of the piezoelectric FGM beam and the LMI method is utilized to convert control problem into convex optimization problem for efficient computation. In numerical studies, the flexural vibration control of a cantilever piezoelectric FGM beam is considered to investigate the accuracy and efficiency of the proposed control method. Compared with the efficient linear quadratic regulator (LQR) widely employed in literatures, the proposed robust control method requires less control voltage applied to the piezoelectric actuator in the case of same control performance for the controlled closed-loop system.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.11
no.1
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pp.154-164
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2019
A rotor dynamic analysis is mandatory for stability and design optimization of submerged propellers and turbines. An accurate simulation requires a proper consideration of fluid-induced reaction forces. This paper presents a bi-directional coupling of a bond graph method solver and an unsteady vortex lattice method solver where the former is used to model the rotor dynamics of the power train and the latter is used to predict transient hydrodynamic forces. Due to solver coupling, determination of hydrodynamic coefficients is obsolete and added mass effects are considered automatically. Additionally, power grid and structural faults like grid fluctuations, eccentricity or failure could be investigated using the same model. In this research work a fast, time resolved dynamic simulation of the complete power train is conducted. As an example, the rotor dynamics of a tidal stream turbine is investigated under two inflow conditions: I - shear flow, II - shear flow + water waves.
In recent years, to overcome drawbacks related to the aplicati on of classical structural optimization algorithms, various drift design methods based on factores of member displacement participation factors have been developed to size members if they satisfy stiffness criteria. In particular, a resizing algorithm based on dynamic displacement participation factors from the response spectrum analysis has been applied in the drift design of steel structures subjec ted to seismic lateral forces. In this aproach, active members are selected for displacement control based on the displacement participation fa ve members may be taken out and added to the active members for the drift control. The resizing algorithm can be practically and effectively applied to drift design of high-rise buildings however, the inelastic behavior o f the resizing algorithm has not ben evaluated yet. To develop the resizing algorithm considering the performance of nonlinearity as well a s elastic stifness, the evaluation model of resizing algorithm s is developed and aplied to the examples of moment-resisting steel frame, which is one of the simplest structural systems. The inelastic behavior of moment-resisting steel frame designed by the resizing algorithm is also discussed.
Park, Sohyeon;Kim, Eunsung;Oh, Sangyeob;Yu, Hyosun;Yang, Sungmo;Kim, YongKwan
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.22
no.1
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pp.29-35
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2014
This paper aims to obtain the effect of lightweight on Radius rod. The response surface method used in the paper is the statistical method. Optimization method is performed with the Radius rod using the lightweight material. Structural analysis is executed by using the ANSYS program to find static and dynamic responses. From this study result, it is verified that the response surface method has the advantage of optimum value in comparison with other optimization methods. The analysis is also performed by response surface method to derive optimal design values. Steel model and aluminium initial model are obtained by finite element analysis to clarify design criteria and the results are compared with three models each other. The weights can be reduced by optimal design analysis results of these models similar to those of existing products. The quantitative goals in this study can also attained through results of fatigue analyses. The reliability on optimal design of Radius rod can be improved by use of structural and fatigue analysis results.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.13
no.10
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pp.4411-4417
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2012
The present study proposes the optimization of wing structure base on reduced model which assures the solution accuracy and computational efficiency. Well-constructed reduced model assures the accurate result in the eigenvalue problem, dynamic analysis or sensitivity of design optimization. Reduced system is classified into the reduce-order model based on structural modes and the reduced system based on degrees of freedom. Because this study uses the reduced system based on degrees of freedom, it is important to select the dominant degrees of freedom properly. For this work, robust selection method, two-level selection scheme, is employed and IRS(Improved Reduced System) is applied to construct the final reduced system. In the optimization process based on the reduced system, all of the equivalent stress, eigenvalue and design sensitivities are calculated from the reduced system. Through a numerical example, it is shown that the present optimization methodology based on the reduction method can provide an optimal results for objective function satisfying constraint condition.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.55
no.6
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pp.264-273
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2006
In this paper, we propose a new architecture of Self-Organizing Fuzzy Polynomial Neural Networks (SOFPNN) by means of consecutive optimization and also discuss its comprehensive design methodology involving mechanisms of genetic optimization. The network is based on a structurally as well as parametrically optimized fuzzy polynomial neurons (FPNs) conducted with the aid of information granulation and genetic algorithms. In structurally identification of FPN, the design procedure applied in the construction of each layer of a SOFPNN deals with its structural optimization involving the selection of preferred nodes (or FPNs) with specific local characteristics and addresses specific aspects of parametric optimization. In addition, the fuzzy rules used in the networks exploit the notion of information granules defined over system's variables and formed through the process of information granulation. That is, we determine the initial location (apexes) of membership functions and initial values of polynomial function being used in the premised and consequence part of the fuzzy rules respectively. This granulation is realized with the aid of the hard c-menas clustering method (HCM). For the parametric identification, we obtained the effective model that the axes of MFs are identified by GA to reflect characteristic of given data. Especially, the genetically dynamic search method is introduced in the identification of parameter. It helps lead to rapidly optimal convergence over a limited region or a boundary condition. To evaluate the performance of the proposed model, the model is experimented with using two time series data(gas furnace process, nonlinear system data, and NOx process data).
Pounding of structures may result in considerable damages, to the extent of total failure during severe lateral loading events (e.g., earthquakes and wind). With the new generation of tall buildings in densely occupied locations, wind-induced pounding becomes of higher risk due to such structures' large deflections. This paper aims to develop mathematical formulations to determine the maximum pounding force when two adjacent structures come into contact. The study will first investigate wind-induced pounding forces of two equal-height structures with similar dynamic properties. The wind loads will be extracted from the Large Eddy Simulation models and applied to a Finite Element Method model to determine deflections and pounding forces. A Genetic Algorithm is lastly utilized to optimize fitting parameters used to correlate the maximum pounding force to the governing structural parameters. The results of the wind-induced pounding show that structures with a higher natural frequency will produce lower maximum pounding forces than those of the same structure with a lower natural frequency. In addition, taller structures are more susceptible to stronger pounding forces at closer separation distances. It was also found that the complexity of the mathematical formula from optimization depends on achieving a more accurate mapping for the trained database.
When a building suffers damages under moderate to severe loading condition, its physical properties such as damping and stiffness parameters will change. There are different practical methods besides various numerical procedures that have successfully detected a range of these changes. Almost all the previous proposed methods used to work with translational components of mode shapes, probably because extracting these components is more common in vibrational tests. This study set out to investigate the influence of using both rotational and translational components of mode shapes, in detecting damages in 3-D steel structures elements. Three different sets of measured components of mode shapes are examined: translational, rotational, and also rotational/translational components in all joints. In order to validate our assumptions two different steel frames with three damage scenarios are considered. An iterative model updating program is developed in the MATLAB software that uses the OpenSees as its finite element analysis engine. Extensive analysis shows that employing rotational components results in more precise prediction of damage location and its intensity. Since measuring rotational components of mode shapes still is not very convenient, modal dynamic expansion technique is applied to generate rotational components from measured translational ones. The findings indicated that the developed model updating program is really efficient in damage detection even with generated data and considering noise effects. Moreover, methods which use rotational components of mode shapes can predict damage's location and its intensity more precisely than the ones which only work with translational data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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