The structural transitions of the matrix and the second phases of $Ti_{1.0}Mn_{0.9}V_{1.1}$ and $Ti_{1.0}Cr_{1.5}V_{1.7}$ alloys upon hydrogenation have been investigated at 293K. The effect of hydrogen isotope on their crystal structures has been also discussed. The crystal structures, Phase abundance and lattice parameters of the hydrides were determined by the Rietveld method using X-ray diffraction data. At the experimental temperature, the $Ti_{1.0}Mn_{0.9}V_{1.1}$ alloy and $Ti_{1.0}Cr_{1.5}V_{1.7}$ alloy revealed different structural transition processes upon hydrogenation although the crystal structures of these two alloys are both BCC at room temperature. The second phases such as Ti-rich phase with $NiTi_2$ structure and $\alpha$-Ti with HCP structure absorbed hydrogen at relatively low hydrogen pressures and the phase abundance remained almost constant. This means that it is desirable to decrease the amount of the second phases as far as possible in order to increase the effective hydrogen storage capacities of the alloys. The crystal structures of corresponding isotope hydrides, the phase abundance and the lattice parameters did not depend on the kind of hydrogen isotope, but only on the hydrogen content.
Previous earthquakes show that, structural safety evaluations should include the evaluation of nonstructural components. Failure of nonstructural components can affect the operational capacity of critical facilities, such as hospitals and fire stations, which can cause an increase in number of deaths. Additionally, failure of nonstructural components may result in economic, architectural, and historical losses of community. Accelerations and random vibrations must be under the predefined limitations in structures with high technological equipment, data centers in this case. Failure of server equipment and anchored server racks are investigated in this study. A probabilistic study is completed for a low-rise rigid sample structure. The structure is investigated in two versions, (i) conventional fixed-based structure and (ii) with a base isolation system. Seismic hazard assessment is completed for the selected site. Monte Carlo simulations are generated with selected parameters. Uncertainties in both structural parameters and mechanical properties of isolation system are included in simulations. Anchorage failure and vibration failures are investigated. Different methods to generate fragility curves are used. The site-specific annual hazard curve is used to generate risk curves for two different structures. A risk matrix is proposed for the design of data centers. Results show that base isolation systems reduce the failure probability significantly in higher floors. It was also understood that, base isolation systems are highly sensitive to earthquake characteristics rather than variability in structural and mechanical properties, in terms of accelerations. Another outcome is that code-provided anchorage failure limitations are more vulnerable than the random vibration failure limitations of server equipment.
The effects of carbide and matrix structures on the abrasion wear resistance of multi-component white cast irons with 3.0 mass%C have been studied in this paper. Four different heats were poured in order to obtain the specimens with different combinations of the carbide structures: a basic iron(3.0 mass%C-5.0 mass%Cr-5.0 mass%V-5.0 mass% Mo-12.5mass%W)for M$_{6}$C and M$_{7}$C$_{3}$ carbides, and a Cr free iron(3.0 mass%C-5.0 mass%V-2.5mass%Mo-12.5 mass%W) for MC and M6C carbides. A conventional high Cr free free iron(3.0 mass%C-5.0 mass%V-2.5 mass%Mo-12.5 mass%W) for MC and M6C carbides. A conventional high Cr white cast iron was also poured to compare its wear resistance with those of the multi-component white cast irons. In the as-cast condition, the range of abrasive wear rate(Rw=mg/min) was from 4.15 to 5.98 . The lowest Rw, which means the highest wear resistance, was obtained in the basic iron with nodular MC, lamellar M$_{2}$C and cellular M$_{7}$C$_{3}$ carbides. On the other hand, the Rw of the high Cr white cast iron ranked between the basic iron and the Mo and W free iron. In each alloy, the Rw of air hardened or tempered specimen was lower than that of the as-cast one because of the change of matrix structures by the heat treatments. The Rw of the hear treated speci-mens increased in the order Mo and W free iron, basic iron, Cr free iron, high Cr iron, and V free iron.n.n.n.
본 논문의 목적은, LQR 제어이득의 효율적 산정에 의한 지진하중을 받는 빌딩 구조물의 능동지진제어를 위하여 능동텐던 장치를 적용한 구조물의 지진응답제어를 위한 최적화 방법을 제시한 것이다. 텐던을 이용한 구조물 지진응답제어 문제의 정식화를 위해 Ricatti 폐회로 제어이론 및 위상보정에 의한 시간지연현상을 도입하였으며, 상태방정식의 해를 산정하기 위해 전달 행렬을 이용한 수치해석법을 이용 사다리꼴적분법에 의해 상태벡터의 해를 산정하였다. 성능지수의 최적화를 위해, 최소 가중행렬비를 설계변수로, IBC 2000의 허용층간변위 규정과 텐던의 최대제어력을 제약조건으로 하여, SUMT 기법에 의해 최적 해를 산정토록 최적제어 프로그램을 개발하였다. 8층 빌딩구조물에 대한 적용 예에서, 최적제어를 적용한 시스템이 비제어 시스템에 비해 층간제어효과가 우수하고, 일정 가중행렬비 적용 제어시스템에 비해 낮은 성능지수가 요구되었다.
Moll, Jochen;Torres-Arredondo, Miguel Angel;Fritzen, Claus-Peter
Smart Structures and Systems
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제10권3호
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pp.229-251
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2012
Guided waves have shown a great potential for structural health monitoring (SHM) applications. In contrast to traditional non-destructive testing (NDT) methodologies, a key element of SHM approaches is the high process of automation. The monitoring system should decide autonomously whether the host structure is intact or not. A basic requirement for the realization of such a system is that the sensors are permanently installed on the host structure. Thus, baseline measurements become available that can be used for diagnostic purposes, i.e., damage detection, localization, etc. This paper contributes to guided wave-based inspection in anisotropic materials for SHM purposes. Therefore, computational strategies are described for both, the solution of the complex equations for wave propagation analysis in composite materials based on exact elasticity theory and the popular global matrix method, as well as the underlying equations of two active damage localization algorithms for anisotropic structures. The result of the global matrix method is an angular and frequency dependent wave velocity characteristic that is used subsequently in the localization procedures. Numerical simulations and experimental investigations through time-delay measurements are carried out in order to validate the proposed theoretical model. An exemplary case study including the calculation of dispersion curves and damage localization is conducted on an exemplary unidirectional composite structure where the ultrasonic signals processed in the localization step are simulated with the spectral element method. The proposed study demonstrates the capabilities of the proposed algorithms for accurate damage localization in anisotropic structures.
The classical flexibility difference method detects damage by observing the difference of conventional deflection flexibility matrices between pre- and post-damaged states of a structure. This method is not able to identify multiple damage scenarios, and its criteria to identify damage depend upon the boundary conditions of structures. The key point behind the inability and dependence is revealed in this study. A more feasible flexibility for damage detection, the Angle-between-String-and-Horizon (ASH) flexibility, is proposed. The physical meaning of the new flexibility is given, and synthesis of the new flexibility matrix by modal frequencies and translational mode shapes is formulated. The damage indicators are extracted from the difference of ASH flexibility matrices between the pre- and post-damaged structures. One feature of the ASH flexibility is that the components in the ASH flexibility matrix are associated with elements instead of Nodes or DOFs. Therefore, the damage indicators based on the ASH flexibility are mapped to structural elements directly, and thus they can pinpoint the damaged elements, which is appealing to damage detection for complex structures. In addition, the change in the ASH flexibility caused by damage is not affected by boundary conditions, which simplifies the criteria to identify damage. Moreover, the proposed method can determine relatively the damage severity. Because the proposed damage indicator of an element mainly reflects the deflection change within the element itself, which significantly reduces the influence of the damage in one element on the damage indicators of other damaged elements, the proposed method can identify multiple damage locations. The viability of the proposed approach has been demonstrated by numerical examples and experimental tests on a cantilever beam and a simply supported beam.
Recently, many general-purpose packages for fluid-structure interaction problems have been announced. However, they have a lot of limitations to model structures in the fluid-structure interaction problems reasonably. Utilizing general-purpose packages such as MSC/NASTRAN and SYSNOISE, in this paper, a method to slove the radiation scattering problems with some accuracy in the fluid-structure interaction problems was developed. Using a simple model, the results from the presented method here are compared with those from SYSNOISE. The result shows quite a good agreement between the two methods. The problems, which could not be solved by SYSNOISE, were tried to solve with the presented method and results were presented. It was proved that this method could be safely used to solve fluid-structure interaction problems.
An analytical procedure based on the transfer matrix method to estimate not only the natural frequencies but also vibration mode shapes of the thin-walled members composed of interconnected cylindrical shell panels is presented. The transfer matrix is derived from the differential equations for the cylindrical shell panels. The point matrix relating the state vectors between consecutive shell panels are used to allow the transfer procedures over the cross section of the members. As a result, the interactions between the shell panels of the cross sections of the members can be considered. Although the transfer matrix method is naturally a solution procedure for the one-dimensional problems, this method is well applied to thin-walled members by introducing the trigonometric series into the governing equations of the problem. The natural frequencies and vibration mode shapes of the thin-walled members composed of number of interconnected cylindrical shell panels are observed in this analysis. In addition, the effects of the number of shell panels on the natural frequencies and vibration mode shapes are also examined.
An efficient method is proposed here to identify multiple damage cases in structural systems using the concepts of flexibility matrix and strain energy of a structure. The flexibility matrix of the structure is accurately estimated from the first few mode shapes and natural frequencies. Then, the change of strain energy of a structural element, due to damage, evaluated by the columnar coefficients of the flexibility matrix is used to construct a damage indicator. This new indicator is named here as flexibility strain energy based index (FSEBI). In order to assess the performance of the proposed method for structural damage detection, two benchmark structures having a number of damage scenarios are considered. Numerical results demonstrate that the method can accurately locate the structural damage induced. It is also revealed that the magnitudes of the FSEBI depend on the damage severity.
2절점 유한 요소법을 사용하여 비보존력을 받는 평면뼈대 구조물의 안정성문제를 취급하였다. 포물선 분포를 이루는 축방향력에 대한 가하적인 강도매트럭스, 비보존력의 방향변화를 고려하는 load correction stiffness matrix 그리고 내적 몇 외적감쇠효과를 고려하는 감쇠매트릭스들을 산정하고 이들을 고려한 매트릭스 운동방정식을 유도하였다. 이 방정식으로부터 얻어지는 고유치 문제들을 분석하므로써 감쇠하중의 영향이 고려된 비보존력계의 동적(動的) 안정성(安定性)을 조사하였다. 문헌들에서 취급된 예제들의 해석결과들과 본연구에 의한 결과들을 비교 분석하므로써 본 논문에서 제시한 이론의 정당성을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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