Concentrated Solar Photovoltaic (CPV) is a promising alternative to conventional solar structures. These solar tracking structures need to be optimized to be competitive against other types of energy production. In particular, the selection of the structural parameters needs to be optimized with regards to the dynamic wind response. This study aims to evaluate the effect of the main structural parameters, as selected in the preliminary design phase, on the wind response and then on the weight of the steel support structure. A parametric study has been performed where parameters influencing dynamic wind response are varied. The study is performed using a semi-deterministic time-domain wind analysis method. Unsteady aerodynamic model is applied for the shape of the CPV structure collector at different configurations in conjunction with a consistent mass-spring-damper model with the corresponding degrees of freedom to describe the dynamic response of the system. It is shown that, unlike the static response analysis, the variation of the peak wind response with many structural parameters is highly nonlinear because of the dynamic wind action. A steel structural optimization process reveals that close attention to structural and site wind parameters could lead to optimal design of CPV steel support structure.
In this paper, the dynamic response was analyzed by performing linear dynamic analysis using historic earthquake loads on twisted-shaped structures and fixed structure among free-form high-rise structures with atypical elevation shape following prior studies. In addition, the dynamic characteristics of the analysis models according to the plane rotation angle of the twisted structure were compared and analyzed. As a result of the analysis, as the plane rotation angle of the twisted structure increased, the interlayer deformation rate increased in the high-rise part of 50th floors or more. The story shear force and the story absolute acceleration were similar in the entire structure. In the case of the story shear force, the response of the twisted shape model was rather reduced in the middle part. As a result of analyzing the dynamic response, the vulnerable layer where the response amplification of the twisted structure occurs was found to be 31st story.
Park, Hyo Seon;Kim, Doyoung;Lim, Su Ah;Oh, Byung Kwan
Smart Structures and Systems
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제19권6호
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pp.679-694
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2017
The complexity, enlargement and irregularity of structures and multi-directional dynamic loads acting on the structures can lead to unexpected structural behavior, such as torsion. Continuous torsion of the structure causes unexpected changes in the structure's stress distribution, reduces the performance of the structural members, and shortens the structure's lifespan. Therefore, a method of monitoring the torsional behavior is required to ensure structural safety. Structural torsion typically occurs accompanied by displacement, but no model has yet been developed to measure this type of structural response. This research proposes a model for measuring dynamic torsional response of structure accompanied by displacement and for identifying the torsional modal parameter using vision-based displacement measurement equipment, a motion capture system (MCS). In the present model, dynamic torsional responses including pure rotation and translation displacements are measured and used to calculate the torsional angle and displacements. To apply the proposed model, vibration tests for a shear-type structure were performed. The torsional responses were obtained from measured dynamic displacements. The torsional angle and displacements obtained by the proposed model using MCS were compared with the torsional response measured using laser displacement sensors (LDSs), which have been widely used for displacement measurement. In addition, torsional modal parameters were obtained using the dynamic torsional angle and displacements obtained from the tests.
All the loads in the real world are dynamic loads and structural optimization under dynamic loads is very difficult. Thus the dynamic loads are often transformed to static loads by dynamic factors, which are believed equivalent to the dynamic loads. However, due to the difference of load characteristics, there can be considerable differences between the results from static and dynamic analyses. When the natural frequency of a structure is high, the dynamic analysis result is similar to that of static analysis due to the small inertia effect on the behavior of the structure. However, if the natural frequency of the structure is low, the inertia effect should not be ignored. Then, the behavior of the dynamic system is different from that of the static system. The difference of the two cases can be explained from the relationship between the homogeneous and the particular solutions of the differential equation that governs the behavior of the structure. Through various examples, the difference between the dynamic analysis and the static analysis are shown. Also dynamic response optimization results are compared with the results with static loads transformed from dynamic loads by dynamic factors, which show the necessity of the design considering dynamic loads.
This paper suggests the finite element method to analyze the dynamic characteristics of a rotating HDD system including the supporting structure with general shape. The flexible supporting structure was modeled by tetrahedra elements to produce a finite element model of disk-spindle-shaft-housing system and the dynamic characteristics of the HDD system was investigated due to the change of rotating speed. The validity of the presented method was verified by the modal testing. The supporting structure has an crucial effect on lower modes for HDD system, so that it is required to consider the supporting structure to accurately analyze the dynamic characteristics of HDD system.
This paper presents an optimal design method for structure-borne durability of a vehicle body structure. Structure-borne durability design requires a new design that can increase fatigue lives of critical areas in a structure and must prohibit transition phenomenon of critical areas that results from modification of the structure at the same time. Therefore, the optimization problem fur structure-borne durability design are consists of an objective function and design constraints of 2 types; type 1-constraint that increases fatigue lives of the critical areas to the required design limits and type 2-constraint that prohibits transition phenomenon of critical areas. The durability design problem is generally dynamic because a designer must consider the dynamic behavior such as fatigue analyses according to the structure modification during the optimal design process. This design scheme, however, requires such high computational cost that the design method cannot be applicable. For the purpose of efficiency of the durability design, we presents a method which carry out the equivalent static design problem instead of the dynamic one. In the proposed method, dynamic design constraints for fatigue life, are replaced to the equivalent static design constraints for stress/strain coefficients. The equivalent static design constraints are computed from static or eigen-value analyses. We carry out an optimal design for structure-borne durability of the newly developed bus and verify the effectiveness of the proposed method by examination of the result.
An, Jun-Mo;Lee, Hwan-Hee;Kang, Ji-Hye;Magara, Tetsuya
천문학회보
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제36권2호
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pp.102.1-102.1
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2011
In this study we use three-dimensional magnetohydrodynamic simulations to investigate how the dynamic state of emerging magnetic field is related to the twist of field lines. Emerging magnetic field forms a magnetic structure on the Sun where various kinds of activity such as solar flares, jets, and coronal mass ejections are observed. To understand the physical mechanism for producing such activity, we have to know the dynamic nature of this structure. Since flares are the manifestation of rapidly dissipating electric current in the corona, we also investigate the distribution of current density inside the structure and examine how it depends on the field-line twist. To demonstrate the dynamic structure of emerging magnetic field, we focus on the factors characterizing the geometric property and stratification of emerging magnetic field, such as the curvature of field line and the scale height of field strength. These two factors show that emerging field forms a two-part structure in which the central part is close to a force-free state while the outer marginal part is in a fairly dynamic state where magnetic pressure force is dominant. We discuss how the field-line twist affects the two-part structure and also explain a possible relation between electric current structure and sigmoid observed in a preflare phase.
Jo, Sung-Hyun;Lee, Hee Ho;Bae, Myunghan;Lee, Minho;Kim, Ju-Yeong;Choi, Pyung;Shin, Jang-Kyoo
센서학회지
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제22권4호
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pp.256-261
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2013
This paper presents an extension of the dynamic range in a complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) active pixel sensor (APS) using a stacked photodiode and feedback structure. The proposed APS is composed of two additional MOSFETs and stacked P+/N-well/P-sub photodiodes as compared with a conventional APS. Using the proposed technique, the sensor can improve the spectral response and dynamic range. The spectral response is improved using an additional stacked P+/N-well photodiode, and the dynamic range is increased using the feedback structure. Although the size of the pixel is slightly larger than that of a conventional three-transistor APS, control of the dynamic range is much easier than that of the conventional methods using the feedback structure. The simulation and measurement results for the proposed APS demonstrate a wide dynamic range feature. The maximum dynamic range of the proposed sensor is greater than 103 dB. The designed circuit is fabricated by the $0.35-{\mu}m$ 2-poly 4-metal standard CMOS process, and its characteristics are evaluated.
In this paper, dynamic and static bending of ball modelled by nanocomposite microbeam by nanoparticles seeing agglomeration is presented. The structural damping is considered by Kelvin-Voigt model. The agglomeration effects are assumed using Mori-Tanaka model. The football ball is modeled by third order shear deformation theory (TSDT). The motion equations are derived by principle of Hamilton's and energy method assuming size effects on the basis of Eringen theory. Using differential quadrature method (DQM) and Newmark method, the static and dynamic deflections of the structure are obtained. The effects of agglomeration and CNTs volume percent, damping of structure, nonlocal parameter, length and thickness of micro-beam are presented on the static and dynamic deflections of the nanocomposite structure. Results show that with increasing CNTs volume percent, the maximum dimensionless dynamic deflection is reduced about 17%. In addition, assuming CNTs agglomeration increases the dimensionless dynamic deflection about 14%. It is also found that with increasing the CNTs volume percent from 0 to 0.15, the static deflection is decreased about 3 times due to the enhance in the stiffness of the structure. In addition, with enhancing the nonlocal parameters, the dynamic deflection is increased about 3.1 times.
All the loads in the real world are dynamic loads and it is well known that structural optimization under dynamic loads is very difficult. Thus the dynamic loads are often transformed to the static loads using dynamic factors. However, due to the difference of load characters, there can be considerable differences between the results from static and dynamic analyses. When the natural frequency of a structure is high, the dynamic analysis result is similar to that of static analysis due to the small inertia effect on the behavior of the structure. However, if the natural frequency is low, the inertia effect should not be ignored. Then, the behavior of the dynamic system is different from that of the static system. The difference of the two cases can be explained from the relationship between the homogeneous and the particular solutions of the differential equation that governs the behavior of the structure. Through various examples, the difference between the dynamic analysis and the static analysis are shown. Also the optimization results considering dynamic loads are compared with static loads.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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