Altunisik, Ahmet Can;Bayraktar, Alemdar;Sevim, Baris;Kartal, Murat Emre;Adanur, Suleyman
Steel and Composite Structures
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제10권6호
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pp.541-561
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2010
This paper presents finite element analyses, experimental measurements and finite element model updating of an arch type steel laboratory bridge model using semi-rigid connections. The laboratory bridge model is a single span and fixed base structure with a length of 6.1 m and width of 1.1m. The height of the bridge column is 0.85 m and the maximum arch height is 0.95 m. Firstly, a finite element model of the bridge is created in SAP2000 program and analytical dynamic characteristics such as natural frequencies and mode shapes are determined. Then, experimental measurements using ambient vibration tests are performed and dynamic characteristics (natural frequencies, mode shapes and damping ratios) are obtained. Ambient vibration tests are performed under natural excitations such as wind and small impact effects. The Enhanced Frequency Domain Decomposition method in the frequency domain and the Stochastic Subspace Identification method in the time domain are used to extract the dynamic characteristics. Then the finite element model of the bridge is updated using linear elastic rotational springs in the supports and structural element connections to minimize the differences between analytically and experimentally estimated dynamic characteristics. At the end of the study, maximum differences in the natural frequencies are reduced on average from 47% to 2.6%. It is seen that there is a good agreement between analytical and experimental results after finite element model updating. Also, connection percentages of the all structural elements to joints are determined depending on the rotational spring stiffness.
Finite element model updating is very effective procedure to determine the uncertainty parameters in structural model and minimize the differences between experimentally and numerically identified dynamic characteristics. This procedure can be practiced with manual and automatic model updating procedures. The manual model updating involves manual changes of geometry and analyses parameters by trial and error, guided by engineering judgement. Besides, the automated updating is performed by constructing a series of loops based on optimization procedures. This paper addresses the ambient vibration based finite element model updating of long span reinforced concrete highway bridges using manual model updating procedure. Birecik Highway Bridge located on the $81^{st}km$ of Şanliurfa-Gaziantep state highway over Firat River in Turkey is selected as a case study. The structural carrier system of the bridge consists of two main parts: Arch and Beam Compartments. In this part of the paper, the arch compartment is investigated. Three dimensional finite element model of the arch compartment of the bridge is constructed using SAP2000 software to determine the dynamic characteristics, numerically. Operational Modal Analysis method is used to extract dynamic characteristics using Enhanced Frequency Domain Decomposition method. Numerically and experimentally identified dynamic characteristics are compared with each other and finite element model of the arch compartment of the bridge is updated manually by changing some uncertain parameters such as section properties, damages, boundary conditions and material properties to reduce the difference between the results. It is demonstrated that the ambient vibration measurements are enough to identify the most significant modes of long span highway bridges. Maximum differences between the natural frequencies are reduced averagely from %49.1 to %0.6 by model updating. Also, a good harmony is found between mode shapes after finite element model updating.
마이크로프로세서를 이용한 제어알고리즘 구현에서 차분방정식이 매우 유용하게 사용된다. 샘플링 데이터로부터 미분 값을 추정하기 위해 전향, 후향 및 중심 차분 방식이 사용되어왔다. 차분 값을 계산하기 위해서는 차분계수가 매우 중요하다. 본 논문에서는 유한 차분 계수를 계산하기 위한 새로운 방식을 제시하고자 한다. 제안된 방식의 유효성을 입증하기 위해 RLS 알고리즘을 적용한 파라미터 추정에 대하여 적용하였다.
At present, CHS(Compression Hip Screw) is one of the best prosthesis for the intertrochanteric fracture. There is nothing to evaluate the CHS itself with the finite element analysis and mechanical tests. They have same ways of the experimental test of the ASTM standards. The purpose of this study is to evaluate the existing CHS and the new CHS which have transformational design factors with finite element analysis and mechanical tests. The mechanical tests are divided into compression tests and fatigue test for evaluating the failure load, strength and fatigue life. This finite element method is same as the experimental test of the ASTM standards. Under 300N of compression load at the lag screw head. There are less differences between Group (5H, basic type) and Group which has 8 screw holes. However, there are lots of big differences between Group and Group which is reinforced about thickness of the neck range. Moreover, the comparison of Group and Group shows similar tendency of the comparison of Group and Group . The Group is reinforced the neck range from Group. After the experimental tests and the finite element analysis, the most effective design factor of the compression hip screws is the reinforcement of the thickness, even though, there are lots of design factors. Moreover, to unite the lag screw with the plate and to analyze by static analysis, the result of this method can be used with experimental test or instead of it.
Bayraktar, Alemdar;Altunisk, Ahmet Can;Sevim, Baris;Turker, Temel
Steel and Composite Structures
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제7권6호
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pp.487-502
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2007
In recent decades there has been a trend towards improved mechanical characteristics of materials used in footbridge construction. It has enabled engineers to design lighter, slender and more aesthetic structures. As a result of these construction trends, many footbridges have become more susceptible to vibrations when subjected to dynamic loads. In addition to this, some inherit modelling uncertainties related to a lack of information on the as-built structure, such as boundary conditions, material properties, and the effects of non-structural elements make difficult to evaluate modal properties of footbridges, analytically. For these purposes, modal testing of footbridges is used to rectify these problems after construction. This paper describes an arch type steel footbridge, its analytical modelling, modal testing and finite element model calibration. A modern steel footbridge which has arch type structural system and located on the Karadeniz coast road in Trabzon, Turkey is selected as an application. An analytical modal analysis is performed on the developed 3D finite element model of footbridge to provide the analytical frequencies and mode shapes. The field ambient vibration tests on the footbridge deck under natural excitation such as human walking and traffic loads are conducted. The output-only modal parameter identification is carried out by using the peak picking of the average normalized power spectral densities in the frequency domain and stochastic subspace identification in the time domain, and dynamic characteristics such as natural frequencies mode shapes and damping ratios are determined. The finite element model of footbridge is calibrated to minimize the differences between analytically and experimentally estimated modal properties by changing some uncertain modelling parameters such as material properties. At the end of the study, maximum differences in the natural frequencies are reduced from 22% to only %5 and good agreement is found between analytical and experimental dynamic characteristics such as natural frequencies, mode shapes by model calibration.
In the present study, the unsteady Couette flow with heat transfer of a dusty viscous incompressible electrically conducting fluid under the influence of an exponential decaying pressure gradient is studied without neglecting the Hall effect. The parallel plates are assumed to be porous and subjected to a uniform suction from above and injection from below while the fluid is acted upon by an external uniform magnetic field is applied perpendicular to the plates. The governing equations are solved numerically using finite differences to yield the velocity and temperature distributions for both the fluid and dust particles.
This paper describes the procedure of increasing the efficiency of experimental modal analysis and updating the quality of FE model using the scaled commercial vehicle frame. In this study, it was found that the experimental modal analysis could be more efficient when the measurements were made on the areas with high kinetic energies. Such areas could be located with the aid of FE modal analysis. Also, the number of measurement points could be decided by considering the dynamic characteristics of full FE model. The correlation of FE model and experimental modal analysis was assessed by the differences between the natural frequencies and MAC matrix, which is based on normal modes. These differences of modal parameters were reduced through the sensitivity and optimization analysis of which objective function consisted of the errors of natural frequencies and the diagonal terms of MAC matrix.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제9권1호
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pp.1-30
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2008
When the stagnation temperature of a perfect gas increases, the specific heats and their ratio do not remain constant any more and start to vary with this temperature. The gas remains perfect; its state equation remains always valid, except, it is named in more by calorically imperfect gas. The aim of this work is to trace the profiles of the supersonic axisymmetric Minimum Length Nozzle to have a uniform and parallel flow at the exit section, when the stagnation temperature is taken into account, lower than the dissociation threshold of the molecules, and to have for each exit Mach number and stagnation temperature shape of nozzle. The method of characteristics is used with the algorithm of the second order finite differences method. The form of the nozzle has a point of deflection and an initial angle of expansion. The comparison is made with the calorically perfect gas. The application is for air.
This paper shows the solution for an orthotropic disk under the plane strain condition obtained with complex stress functions. These stress functions were induced by Lekhnitskii and expanded by one of the authors. Regarding diametrical compression test, the finite element method poses difficulties in representing the concentrated force because the specimens must be divided into finite elements during calculation. On the other hand, the method shown in this study can exactly represent this force. Some numerical results are shown and compared with those obtained under the plane stress condition for both stress and displacement. This comparison shows that the differences between the tensile stresses occurred under the plane strain condition and also that the differences under a plane stress condition increase as the orthotropy ratio increases for some cases.
This paper summarizes a study for the modal analysis and model updating conducted using the monitoring data obtained from the Canton Tower of 610 m tall, which was established as an international benchmark problem by the Hong Kong Polytechnic University. Modal properties of the tower were successfully identified using frequency domain decomposition and stochastic subspace identification methods. Finite element model updating using the measurement data was further performed to reduce the modal property differences between the measurements and those of the finite element model. Over-fitting during the model updating was avoided by using an optimization scheme with a regularization term.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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