The seismic retrofits of existing structures have been focused on the control of structural responses which can be achieved by providing displacement capacity through inelastic ductile action at supplemental devices. Due to their hysteretic characteristics, it is expected to sustain damage through repeated inelastic behaviors including residual deformation which might increase repair costs. To solve such drawbacks of existing yielding devices, this study proposes a self-centering disc spring brace that sustains large axial deformation without structural damage while providing stable energy dissipation capacity. The hysteretic behaviors of suggested brace are first investigated based on the quasi-static cyclic test procedure. Experimental results present the effective self-centering behavior and an analytical model is then suggested in order to reasonably capture the flag-shaped hysteretic behavior of the disc spring brace.
This paper presents an analytical modeling technique fer representing a hysteretic behavior of a multi-leaf spring used for a large truck. It divides a nonlinear hysteretic curve of the multi-leaf spring into four parts; loading part, unloading part and two transition parts. It provides conditions fur branching to a part of the curve corresponding to a current multi-leaf spring status. This paper also presents a computational modeling technique of the multi-leaf spring. It models the multi-leaf spring with three links and a shackle. It assumes those components as rigid bodies. The links are connected by rotational joints, and have rotational springs at the joints. The spring constants of the rotational springs are computed with a force from the analytical model of the hysteretic curve of the multi-leaf spring. Static and dynamic tests are performed to verify the reliability of the presented techniques. The tests are performed with various amplitudes and excitation frequencies. The hysteretic curves from the tests are compared with those from the simulations. Since th e presented techniques reproduce the hysteretic characteristic of the multi -leaf spring faithfully, they contribute on improving the reliability of the computational model of a large truck.
In general, seismic isolators which are made of laminated rubber and shim plate have characteristics of complex hysteretic behavior. When shear deformation of the seismic isolator is small, the isolator hassimple hysteretic almost bi-linear behabior. But on large shear deformation hardening effects may occur. This paper proposes a moldeling method of the seimic isolator with modified hysteretic bi-linear model which can consider the hardening effects. From the results of the seismic analyses of the isolated system it is shown that the responses are singificantly reduced compared with those of the non-isolated system. The modified hysteretic bi-linear model of the isolator gives larger ZPA(zero period acceleration) than those of the simple hysteretic bi-linear model and the equivalunt spring-damper model.
In this paper, the hysteretic behaviors of channel and C-section cold-formed steel members (CFSMs) under cyclic axial loading were simulated with the finite element method. Geometric and material nonlinearities, Bauschinger effect, strain hardening and strength improvement at corner zones were taken into account. Extensive numerical results indicated that, as the width-to-thickness ratio increases, local buckling occurs prematurely. As a result, the hysteretic behavior of the CFSMs degrades and their energy dissipation capability decreases. Due to the presence of lips, the hysteretic behavior of a C-section steel member is superior to that of its corresponding channel section. The intermediate stiffeners in a C-section steel member postpone the occurrence of local buckling and change its shapes, which can greatly improve its hysteretic behavior and energy dissipation capability. Therefore, the CFSMs with a large width-to-thickness ratio can be improved by adding lips and intermediate stiffeners, and can be used more extensively in residential buildings located in seismic areas.
Takewaki, I.;Kanamori, M.;Yoshitomia, S.;Tsuji, M.
Earthquakes and Structures
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제5권4호
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pp.461-475
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2013
A new experimental system of base-isolated structures is proposed. There are two kinds of dampers usually used in the base-isolated buildings, one is a viscous-type damper and the other is an elastic-plastic hysteretic-type damper. The base-isolated structure with a viscous damper and that with an elastic-plastic hysteretic damper are compared in this paper. The viscous damper is modeled by a mini piston and the elastic-plastic hysteretic damper is modeled by a low yield-point steel. The capacity of both dampers is determined so that the dissipated energies are equivalent at a specified deformation. When the capacity of both dampers is determined according to this criterion, it is shown that the response of the base-isolated structure with the elastic-plastic hysteretic damper is larger than that with the viscous damper. This characteristic is demonstrated through the comparison of the bound of the aspect ratio. It is shown that the bound of aspect ratio for the base-isolated structure with the elastic-plastic hysteretic damper is generally smaller than that with the viscous damper. When the base-isolated structure is subjected to long-duration input, the mechanical property of the elastic-plastic hysteretic damper deteriorates and the response of the base-isolated structure including that damper becomes larger than that with the viscous damper. The effect of this change of material properties on the response of the base-isolated structure is also investigated.
기존의 철근콘크리트 부재의 이력모델은 실험에 기초한 경험식을 사용하여 주기거동시 나타나는 강성저하를 나타내는데 중점을 두므로, 에너지소산능력을 정확히 예측할 수 없다. 최근 다양한 설계변수의 영향을 고려하여 주기거동 동안 소산하는 에너지를 정확히 계산할 수 있는 설계식이 개발되었다. 본 연구에서는 이러한 설계식에 기초하여 휨지배 부재에 대한 에너지기초이력모델(Energy-Based Hysteretic Model)을 개발하였다. 제안된 모델은 완전한 주기거동을 할 경우 실제거동과 동일한 에너지를 소산하도록 고안된 선형모델로, 주곡선(Primary Curve)과 주기곡선(Cyclic Curve)을 근간으로 하고 다섯 가지 제하/재하 규칙을 적용하여 핀칭 및 강성저하를 수반하는 주기거동을 나타낸다. 본 연구에서는 다양한 실험과의 비교를 통하여 제안된 이력모델의 정확성과 유효성을 검증하였다. 제안된 이력모델은 간단하면서도 수치해석의 적용에 용이하므로, 정적 및 동적 비선형 해석/설계 프로그램의 개발에 사용할 수 있다.
This paper performs static and dynamic tests of a multi-leaf spring and a tapered leaf spring to investigate their hysteretic characteristics. In the static test, trapezoidal input load is applied with 0.1Hz excitation frequency and with zero initial loading conditions. In the dynamic test, sinusoidal input load is applied with five excitation amplitudes and three excitation frequencies. In these tests, static and dynamic hysteretic characteristics of the multi-leaf spring and the tapered leaf spring are compared, and, the effects of excitation amplitudes and frequencies on dynamic spring rate are also shown. In this paper, actual vehicle tests are performed to study the effects of hysteretic characteristics of the large-sized truck's handling performance. The multi-leaf spring or the tapered leaf spring is used in the front suspension. The actual vehicle test is performed in a double lane change track with three velocities. Lateral acceleration, yaw rate and roll angle are measured using a gyro-meter located at the mass center of the cab. The test results showed that a large-sized truck with a tapered leaf spring needs to have an additional apparatus such as roll stabilizer bar to increase the roll stabilizer due to hysteretic characteristics.
This paper describes a theoretical model and acoustic analysis of hysteresis of contacting surfaces subject to compression pressure. Contacting surfaces known to be nonlinear and hysteretic is considered as a simple spring that has a complex stiffness connecting discontinuous displacements between two solid contact boundaries. Mathematical formulation for 1-D interfacial wave propagation between two contacting solids is developed using the complex spring model to derive the dispersion relation between the interface wave speed and the complex interfacial stiffness. Existence of the interface wave propagating along the hysteretic interface is studied in theory and discussed by investigating the solution to the dispersion equation. Unlike the linear interface without hysteresis, there can exist only one distinct mode of interface waves for the hysteretic interface, which is anti-symmetric motion. The anti-symmetric mode of interface wave propagates with the velocity faster than the Rayleigh surface wave but less than the shear wave depending on the interfacial stiffness. If the contacting surfaces are compressed so much that the linear interfacial stiffness is very high, the hysteretic stiffness does not affect the interface wave velocity. However, it has an effect on the speed of interface wave for a loosely contact surfaces with a relatively low linear stiffness. It is also found that the phase velocity of anti-symmetric wave mode converges to the shear wave velocity in despite of the linear stiffness value if the hysteretic stiffness approaches 0.5.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제15권4호
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pp.471-476
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2015
This paper describes a CMOS hysteretic DC-DC buck converter with a constant switching frequency for mobile applications. The inherent problems of a large output ripple voltage that the conventional hysteretic DC-DC buck converters has faced have been resolved by using the proposed DC-DC buck converter which employed a ramp generator circuit to be able to increase a switching frequency. The proposed architecture enables the settling response time of charge pump circuit within the converter to become less than 6us suitable for mobile applications. The proposed DC-DC buck converter was implemented by using 0.35 um BCDMOS process and die size was $1.37mm{\times}1.37mm$. The measurement results showed that the proposed circuit received the input of 3.7 V and generated output of 1.2 V with the output ripple voltages less than 20 mV under load currents of 100~400 mA at the fixed switching frequency of 2 MHz. The maximum efficiency of the proposed hysteretic buck converter was measured to be around 93%.
It is well known the importance of considering hysteretic energy demands for the seismic assessment and design of structures. In such a way that it is necessary to establish new parameters of the earthquake ground motion potential able to predict energy demands in structures. In this paper, several alternative vector-valued ground motion intensity measures (IMs) are used to estimate hysteretic energy demands in steel framed buildings under long duration narrow-band ground motions. The vectors are based on the spectral acceleration at first mode of the structure Sa($T_1$) as first component. As the second component, IMs related to peak, integral and spectral shape parameters are selected. The aim of the study is to provide new parameters or vector-valued ground motion intensities with the capacity of predicting energy demands in structures. It is concluded that spectral-shape-based vector-valued IMs have the best relation with hysteretic energy demands in steel frames subjected to narrow-band earthquake ground motions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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