A method is presented in this paper to analyze the dynamic response behavior of suspended building structures. The effect of semi-rigid connections that link suspended floors with their supporting structure on structural performance is investigated. The connections, like the restrains in non-structural suspended components, are designed as semi-rigid to avoid pounding and as energy dissipation components to reduce structural response. Parametric study is conducted to assess the dynamic characteristics of suspended building structures with varying connection stiffness and suspended mass ratios. Modal analysis is applied to identify the two distinct sets of vibration modes, pendulum and bearing, of a suspended building structure. The cumulative modal mass is discussed to ensure the accuracy in applying the method of response spectrum analysis by SRSS or CQC modal combination. Case studies indicate that a suspended building having semi-rigid connections and proper suspended mass ratios can avoid local pounding failure and reduce seismic response.
Detection of structural damage is an inverse problem in structural engineering. There are three main questions in the damage detection: existence, location and extent of the damage. In concept, the natural frequency and mode shapes of any structure must satisfy an eigenvalue problem. But, if a potential damage exists in a structure, an error resulting from the substitution of the refined analytical finite element model and measured modal data into the structural eigenvalue equation will occur, which is called the residual modal forces, and can be used as an indicator of potential damage in a structure. In this study, a useful damage detection method is proposed and compared with other two methods. Two degree-of-freedom system and Cantilever beam are used to demonstrate the approach. And the results of three introduced method are compared.
In the case of the external cylindrical grinding machine, the grinding mechanism can cause a wheel to vibrate due to a wheel cutter. This phenomena will bring about the unsymmetric wear up to high frequency without any relation of rotational speed. So far, when the grinding spindle is analyzed, it is assumed that a wheel is considered as lumped mass at the endof a beam. Nowadays, there is a tendency to use the wheel with a lsrge diameter or CBN wheel to achieve the high speed and accuracy grinding performance. Therefore, this kind of assumption is no longer valid. At the analysis of the grinding spindle, the parameter which dapends on the dynamic characteristics is a combination force between each part. For example, there is the tightness torque of a bolt and taper element in the grindle. In addition, the material property of the wheel can contribute the dynamic characteristics. This paper shows the mode participation of the shell mode of the wheel in the grindle and the dynamic characteristics according to the parameters which are the configuration of the flange and tightness torque of a bolt and taper. Modal parameter of the wheel, flange and the spindle can be extracted through frequency response function obtained by modal test. After that, by changing the tightness torque and kinds of wheel, we could accomplish the test in the whole combined grinding spindle. To perform modal analysis of vibration characteristics in the grinding spindle, we could develop the model of finite element method.
The accurate dynamic analysis of structures is usually performed by a fine finite element discretization with very large number of degrees of freedom. Apart from modal analysis, one can reduce the number of final equations by assuming the deformed shape of the structure as a linear combination of independent Ritz vectors. The efficiency of this method relies heavily on the vectors selected. In this paper, a new set of Ritz vectors is proposed. It is primarily proved that these vectors are linearly independent. Subsequently, various two and three-dimensional examples are analyzed based on the proposed method. In each case, the results are compared with the ones obtained based on usual Ritz and modal analysis methods. It is finally concluded that the proposed method is very effective and efficient method for dynamic analysis of structures in frequency domain.
Seyed Milad Hosseini;Mohamad Mohamadi Dehcheshmeh;Gholamreza Ghodrati Amiri
Structural Engineering and Mechanics
/
제87권6호
/
pp.555-574
/
2023
An efficient optimization algorithm and damage-sensitive objective function are two main components in optimization-based Finite Element Model Updating (FEMU). A suitable combination of these components can considerably affect damage detection accuracy. In this study, a new hybrid damage-sensitive objective function is proposed based on combining two different objection functions to detect the location and extent of damage in structures. The first one is based on Generalized Pseudo Modal Strain Energy (GPMSE), and the second is based on the element's Generalized Flexibility Matrix (GFM). Four well-known population-based metaheuristic algorithms are used to solve the problem and report the optimal solution as damage detection results. These algorithms consist of Cuckoo Search (CS), Teaching-Learning-Based Optimization (TLBO), Moth Flame Optimization (MFO), and Jaya. Three numerical examples and one experimental study are studied to illustrate the capability of the proposed method. The performance of the considered metaheuristics is also compared with each other to choose the most suitable optimizer in structural damage detection. The numerical examinations on truss and frame structures with considering the effects of measurement noise and availability of only the first few vibrating modes reveal the good performance of the proposed technique in identifying damage locations and their severities. Experimental examinations on a six-story shear building structure tested on a shake table also indicate that this method can be considered as a suitable technique for damage assessment of shear building structures.
In this paper, a vibration-based method using the change ratios of modal data and the experience-based learning algorithm is presented for quantifying the position, size, and interface layer of delamination in laminated composites. Three types of objective functions are examined and compared, including the ones using frequency changes only, mode shape changes only, and their combination. A fine three-dimensional FE model with constraint equations is utilized to extract modal data. A series of numerical experiments is carried out on an eight-layer quasi-isotropic symmetric (0/-45/45/90)s composited beam for investigating the influence of the objective function, the number of modal data, the noise level, and the optimization algorithms. Numerical results confirm that the frequency-and-mode-shape-changes-based technique yields excellent results in all the three delamination variables of the composites and the addition of mode shape information greatly improves the accuracy of interface layer prediction. Moreover, the EBL outperforms the other three state-of-the-art optimization algorithms for vibration-based delamination detection of composites. A laboratory test on six CFRP beams validates the frequency-and-mode-shape-changes-based technique and confirms again its superiority for delamination detection of composites.
Response spectrum method is still an effective approach for the design of buildings with supplemental dampers. In practice, complex complete quadratic combination (CCQC) rule is always used in the response spectrum method to consider the effect of non-classical damping. The conventional CCQC rule is based on exact complex mode vectors. Sometimes the calculated complex mode vectors may be not excited by the external loading and errors in the structural responses always arise due to the mode truncation. Load-dependent Ritz (LDR) vectors are associated with the external loading and LDR vectors not excited can be automatically excluded. Also, contributions of higher modes are implicitly contained in the LDR vectors in terms of static responses. To improve the calculation efficiency and accuracy, LDR vectors are introduced in the CCQC rule in the present study. Firstly, the generation procedure of LDR vectors suitable for non-classical damping system is presented. Compared to the conventional LDR vectors, the LDR vectors herein are complex-valued and named as complex LDR (CLDR) vectors. Based on the CLDR vectors, the CCQC rule is then rederived and an improved response spectrum method is developed. Finally, the effectiveness of the proposed method in this paper is verified through three typical non-classical damping buildings. Numerical results show that the CLDR vector is superior to the complex mode with the same number in the calculation. Since the generation of CLDR vectors requires less computational cost and storage space, the method proposed in this paper offers an attractive alternative, especially for structures with a large number of degrees of freedom.
원자력발전소에 설치되는 주요 전기기기들의 내부 부품을 내진검증하기 위해서는 캐비닛내부응답스펙트럼이 필요하고, 이는 캐비닛의 각 위치에서 정확한 지진응답을 구한 후에 생성이 가능하다. 반면에 대부분의 전기기기는 질량과 강성 분포가 복잡하기 때문에 해석적 방법에 의해 동적 분석을 수행하는 것이 어렵다. 이러한 여건을 감안하여 이 연구에서는 해석과 시험을 조합하여 기기의 지진응답을 예측하는 간편한 절차를 제안하였다. 제안된 절차는 먼저 충격시험을 통하여 규명된 실험모드특성을 이용하여 독립된 모드방정식을 구성하고, 이로부터 모드응답을 계산한 다음, 각 모드응답을 중첩함으로써 구조물의 지진응답을 예측한다. 제안된 절차의 신뢰성을 검증하기 위해서, 별도로 제작된 단순 강재 프레임 시편에 제안된 절차를 적용하여 지진응답을 예측하고, 이를 실제 진동대시험을 통하여 계측한 결과와 비교하였다. 이 연구를 통하여 충격시험에 의해 얻어진 실험모드특성을 이용하여 구조물의 지진응답을 비교적 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다.
Arefi, Shahin Lale;Gholizad, Amin;Seyedpoor, Seyed Mohammad
Smart Structures and Systems
/
제25권1호
/
pp.1-22
/
2020
The modal strain energy method is one of the efficient methods for detecting damage in the structures. Due to existing some limitations in real-world structures, sensors can only be located on a limited number of degrees of freedom (DOFs) of a structure. Therefore, the mode shape values in all DOFs of structures cannot be measured. In this paper, a modified modal strain energy based index (MMSEBI) is introduced to locate damaged elements of structures when a limited number of sensors are used. The proposed MMSEBI is based on the reconstruction of mode shapes using Improved Reduction System (IRS) method. Therefore, in the first step by employing IRS method, mode shapes in slave degrees of freedom are estimated by those of master degrees of freedom. In the second step, the proposed MMSEBI is used to located damage elements. In order to evaluate the efficiency of the proposed method, two numerical examples are considered under different damage patterns considering the measurement noise. Moreover, the universal threshold based on statistical hypothesis testing principles is applied to damage index values. The results show the effectiveness of the proposed MMSEBI for the structural damage localization when comparing with the available damage index named MESBI. The results demonstrate that the presented method can be used as a practical strategy for structural damage identification, especially when a limited number of sensors are installed on the structure. Finally, the combination of MMSEBI and IRS method can provide a reliable tool to identify the location of damage accurately.
BEA(Boundary Element Analysis) based on Kirchhoff-Helmholtz integral equation is widely used in the prediction of sound radiation problems of vibrating structures. Accurate estimation of sound pressure distribution by BEA can be [possible if and only if dynamic behavior of the relating structure was described correctly. Another plausible method of sound radiation phenomena could be the NAH(Nearfield Acoustic Holography) method. NAH also based on the identical governing equation with BEA could be one of the best acoustic imaging schemes but it has disadvantages of the complexity of measurement and of the need of large amount of measuring points. In this paper, modal expansion method is presented for taking accurate dynamic data of the structures efficiently. This method makes use of vibration principle an arbitrary dynamic behavior of the structure is described by the summation of that structures mode shapes which can be calculated by FEA easily and accurately. Sound pressure field from a vibration flat plate is calculated using the combination of vibration signal on that flat plate from experiment, and of the natural mode shapes form FEA. When sound pressure field from vibration signal is calculated the importance of the phase information was emphasized.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.