Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.17
no.9
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pp.862-873
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2007
Energy dissipation devices can be considered as an alternative for the seismic performance enhancement of existing structures based on the strengthened seismic design code. In this study, seismic response mitigation effects of friction dampers are investigated through the shaking table test of a full scale 3 story building structure. Frist, the bilinear force-displacement relationship of a structure-brace-friction damper system and the effect of brace-friction damper on the increase of frequency and damping ratio are identified. Second, frequency, displacement, and torque dependent characteristics of the friction damper are investigated by using harmonic load excitation tests. Finally, the shaking table tests are performed for a full scale 3 story steel frame. System identification results using random signal excitation indicated that brace-friction damper increased structural damping ratio and frequency, and El Centro earthquake test showed that brace-friction damper reduced the peak displacement and acceleration significantly. In particular, it was observed that the damping effect due to friction damper becomed obvious when the structure was excited by more intensive load causing frequent slippage of the friction dampers.
Alih, Sophia C.;Vafaei, Mohammadreza;Ismail, Nufail;Pabarja, Ali
Earthquakes and Structures
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v.14
no.6
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pp.567-576
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2018
This manuscript introduces a new damping device which is composed of a water tank and a pendulum. The new damping device can be tuned to multiple frequencies. In addition, it has a higher energy dissipation capacity when compared with the conventional Tuned Liquid Dampers (TLDs). In order to evaluate the efficiency of this new damping device a series of free vibration and forced vibration tests were conducted on a scaled down single-story one-bay steel frame. Two different configurations were studied for the mass of the pendulum that included a completely and a partially submerged mass. It was observed that the completely submerged configuration led to 44% higher damping ratio when compared with the conventional TLD. In addition, the completely submerged configuration reduced the peak displacement response of the structure 1.6 times more than the conventional TLD. The peak acceleration response of the structure equipped with the new damping device was reduced twice more than the conventional TLD. It was also found that, when the excitation frequency is lower than the resonance frequency, the conventional TLD performs better than the partially submerged configuration of the new damping device.
In this paper, dynamic response of the horizontal concrete beam subjected to seismic ground excitation is investigated. The structure is reinforced by $Fe_2O_3$ nanoparticles which have the magnetic properties. The hyperbolic shear deformation beam theory (HSDBT) is used for mathematical modeling of the structure. Based on the Mori-Tanaka model, the effective material properties of concrete beam is calculated considering the agglomeration of $Fe_2O_3$ nanoparticles. Applying energy method and Hamilton's principle, the motion equations are derived. Harmonic differential quadrature method (HDQM) along with Newmark method is utilized for numerical solution of the motion equations. The effects of different parameters such as volume fraction and agglomeration of $Fe_2O_3$ nanoparticles, magnetic field, boundary conditions and geometrical parameters of concrete beam are studied on the dynamic response of the structure. In order to validation of this work, an exact solution is used for comparing the numerical and analytical results. The results indicated that applying magnetic field decreases the of the structure up to 54 percent. In addition, increase too much the magnetic field (Hx>5e8 A/m) does not considerable effect on the reduction of the maximum dynamic displacement.
Visco-Plastic Damper (VPD) as a passive energy dissipation device with dual behavior has been recently numerically studied. It consists of two bent steel plates and segments with a viscoelastic solid material in between, combining and improving characteristics of both displacement-dependent and velocity-dependent devices. In order to trust the performance of VPD, for the 1st time this paper experimentally investigates prototype damper behavior under a wide range of frequency and amplitude of dynamic loading. A high-axial damping rubber is innovatively proposed as the viscoelastic layer designed to withstand large axial strains and dissipate energy accordingly. Test results confirmed all assumptions about VPD. The behavior of VPD subjected to low levels of excitation is elastic while with increasing levels of excitation, a significant source of energy dissipation is provided through the yielding of the steel elements in addition to the viscoelastic energy dissipation. The results showed energy dissipation of 99.35 kN.m under a dynamic displacement with 14.095 mm amplitude and 0.333 Hz frequency. Lateral displacement at the middle of the device was created with an amplification factor obtained ranging from 2.108 to 3.242 in the rubber block. Therefore, the energy dissipation of viscoelastic material of VPD was calculated 18.6 times that of the ordinary viscoelastic damper.
This study focuses on demonstrating the effectiveness of vibration control of tuned rotary mass damper (TRMD) for reducing the bidirectional and torsional response of the irregular asymmetric structure with voided slabs under earthquake excitations. The TRMD arranged in plane of one-story eccentric structure is proposed as a distributed tuned rotary mass damper (DTRMD) system. Lagrange's equation is used to derive the equations of motion of the controlled system. The optimum position and number of TRMD are numerically investigated under harmonic excitation and the control effects of different distributions are discussed. Furthermore, a shaking table test is conducted under different excitation cases, including free vibration, forced vibration and seismic wave to investigate the absorption performance of the device. The numerical simulations of different distributions of the TRMDs show that the DTRMDs are more effective in reduction of the displacement response of the asymmetric structure under the same mass ratio, even when the degree of eccentricity becomes large. However, with small degree of eccentricity, the unreasonable asymmetrical arrangement may cause the increase of the peak value of the rotational angular displacement. Finally, the experimental investigations exhibit similar results of translational displacement of the structure. It is concluded that the vibration of the irregular asymmetric structure can be controlled more economically and effectively by reducing the mass ratio through reducing the quantity of TRMDs at the high stiffness end.
A numerical method is presented for an out-of-plane structural intensity analysis of rectangular thick plates with arbitrary elastic edge constraints. The method adapts an assumed mode method based on Timoshenko beam functions to obtain the velocities and internal forces needed for a structural intensity analysis. To verify the presented method, the structural intensity of a square thick plate under harmonic force excitation, for which four edges are simply supported, is analyzed, and the result is compared with existing solutions using the assumed mode method based on trigonometric functions. In addition, numerical analyses are carried out for a rectangular-shaped thick plate under harmonic force excitations, of which three edges are simply supported and one edge utilizes an arbitrary elastic edge constraint. These numerical examples show the good accuracy and applicability of the presented method for rectangular thick plates with arbitrary edge constraints.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.29
no.5
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pp.545-553
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2012
A Gimbal structure system in observation reconnaissance aircraft is made up of camera module and stabilization drive device supporting camera module. During flight for image recording, the aircraft undergoes serious accelerations with wide frequencies due to several factors. Though base excitation of stabilization drive device induces vibration of camera module, it must get the stable and clean images. To achieve this aim, acceleration of camera module must be reduced. Hence, vibration isolators were installed to stabilization drive device. Considering isolators and bearings in the stabilization drive device, vibration characteristics of gimbal structure system were analyzed by finite element method. For three translational direction, acceleration transmissibility of camera module was calculated by harmonic responses analysis in the frequency range of 5 ~ 500 Hz. In addition to, sine-sweep experiment were performed to prove correctness of present analysis.
Over the last two decades Wavelet Transformation (WT) method has been widely utilized for the damage identification of structures. The main objective of this paper is to discuss and present some of common shortcomings and limitations of mathematical software, as well as other precautionary measures that need to be considered when using them for wavelet analysis applications. Due to popular usage of MATLABMATLAB(R) comparing to other mathematical tools among researchers for data processing of structural responses through WT analysis, this software was chosen for specific study. To the best of the authors' knowledge, these limitations and observations have not been previously identified or discussed in the literature. In this work, a square plate with a severe damage, in form of a crack, parallel to the left edge of the plate is selected for a pilot study. The steady state harmonic response is used for measuring the deflection shape across the line parallel to one edge and perpendicular to the damage. Several criteria and cases such as the smallest size damage that can be detected, correlation between the crack width and the number of sampling points, and the influence of the damage thickness on the accuracy of the result are investigated.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.36
no.12
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pp.874-887
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1987
The efficiency of a synchronous motor can be substantially improved by controlling armature voltage, field excitation, and load angle on optimum values which yield minimum input power at any specified torque and speed. This improvement is particularly noticeable in the case of light loads. In addition, the control of armature input voltage improves the power factor at which the motor operates. Employed in the analysis is a new equivalent circuit model of the motor which incorporates the frequency dependent nature of the motor parameters and the effects of iron loss. The stability of synchronous motor operation is studied by applying the Nyquist stability criterion to the linearized equations which describe the behavior of the motor as the motor loads perturb about a steady-state operating point. This investigation reveals that, in some cases, the stable region of the motor is delineated from the results of a computer simulation. With a view to reducing harmonic loss and improving torque pulsation from harmonic components, a very poweful pulse amplitude modulation (PAM) method using an 16-bit microcomputer has been developed. This method has the advantages of simplicity of control algorithms and requires small memory space for storing thyristor trigger angles for a three-phase PAM inverter. The method can be used for smooth control of both modulation depth and frequency over a wide range.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.4
no.2
s.12
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pp.81-88
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2004
The dynamic instability of snapping phenomena has been studied by many researchers. Few papers deal with dynamic buckling under loads with periodic characteristics, and the behavior under periodic excitations is expected to be different from behavior under STEP excitations. We investigate the fundamental mechanisms of the dynamic instability when the sinusoidally shaped arch structures are subjected to sinusoidally distributed excitations with pin-ends. The mechanisms of dynamic indirect snapping of shallow arches are especially investigated under not only STEP function excitations but also under sinusoidal harmonic excitations, applied i the up-and-down direction. The dynamic nonlinear responses are obtained by the numerical integration of the geometrically nonlinear equation of motion. And using this analyze characteristics of the dynamic instability through the running response spectrum by FFT(Fast Fourier Transform).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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