International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제8권2호
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pp.85-89
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2007
Linear ball guideways have been used recently in precision or ultra-precision positioning devices. However, when the inner balls begin to roll or the moving direction reverses, these guideways are subject to rolling friction or nonlinear spring behavior. An ultra-precision device with a linear motor, referred to as a 'tunnel actuator' (TA), has been constructed to measure these phenomena. The application of a TA is beneficial for two reasons: it mostly cancels the attractive magnetic force between the stator and mover (armature), and its magnetic flux leakage is very low. The influence of the nonlinear spring behavior in ball guideways was investigated in this study using the pure driving force from a TA. The equilibrium between the driving force from the TA and the nonlinear spring force provided great accuracy for a positioning stage using a linear ball guideway.
This study simulates the responses of large-scale bridge piers under pseudo-dynamic tests to investigate the performance of four types of numerical models that consider the nonlinear behavior of the pier and the rocking behavior of the footing. In the models, beam-column elements with plastic hinges are used for the pier, two types of foundation models (rotational spring and distributed spring models) are adopted for the footing behavior, and two types of viscous damping models (Rayleigh and dashpot models) are applied for energy dissipation. Results show that the nonlinear pier model combined with the distributed spring-dashpot foundation model can reasonably capture the behavior of the piers in the tests. Although the commonly used rotational spring foundation model adopts a nonlinear moment-rotation property that reflects the effect of footing uplift, it cannot suitably simulate the hysteretic moment-rotation response of the footing in the dynamic analysis once the footing uplifts. In addition, the piers are susceptible to cracking damage under strong seismic loading and the induced plastic response can provide contribution to earthquake energy dissipation.
Leaf springs are widely used as a major suspension component in many commercial vehicles, such as buses, trucks, etc. They have a complex dynamic behavior due to the geometric nonlinear and the contact mechanism between the leaves. The interface conditions between the leaves play a significant role in the global behavior of the comfort and ride of the vehicle system. The paper concentrates on modeling leaf springs and contact frictions between the leaves using a nonlinear finite element approach. A nonlinear load-displacement hysteresis curve for the leaf spring is simulated and its results are compared with test results.
A nonlinear finite element modeling approach is developed to assess the behavior of a dowel bar embedded on a single concrete block substrate, subjected to monotonic loading. In this approach, a discrete representation of the steel reinforcing bar is considered, using beam finite elements with nonlinear material behavior. The bar is connected to the concrete embedment through nonlinear Winkler spring elements. This modeling approach can only be used if a new constitutive model is developed for the spring elements, to simulate the deformability and strength of the concrete substrate. To define this constitutive model, an extensive literature review was conducted, as well as 3 experimental tests, in order to select the experimental data which can be used in the calibration of the model. Based on this data, an empirical model was established to predict the global dowel response, for a wide range of bar diameters and concrete strengths. This empirical model provided the information needed for calibration of the nonlinear Winkler spring model, valid for dowel displacements up to 4 mm. This new constitutive model is composed by 5 stages, in order to reproduce the concrete substrate response.
Seok Heo;Moon K. Kwak;Kim, Hong-B;Sang M. Moon;Sung H. Woo;Lee, Sang S.
한국소음진동공학회:학술대회논문집
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한국소음진동공학회 2002년도 추계학술대회논문초록집
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pp.373.2-373
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2002
This research is concerned with dynamic modeling of satellite with deployable solar arrays equipped with strain energy hinges (SEH). It is found from experiments that the SEH has nonlinear dynamic characteristics and complex buckling behavior, which is difficult to explain theoretically In this paper, we use an equivalent one dimensional nonlinear torsional spring for the SEH. Lagrangian equations of motion are used for the derivations.
본 논문은 전단벽과 슬래브, 인방보의 연결부재로 구성되는 독특한 구조형식으로 이루어진 국내 철근콘크리트(RC)조 공동주택의 지진거동을 정확하게 평가하기 위한 방법을 제시하기 위한 기초연구이다. 이를 위하여 인방보의 유무에 따른 RC조 전단벽식 부분구조 실험체 2개에 대하여 선형 스프링모델에 의한 비선형 정적해석을 실시하고 기존의 실험결과와 비교 분석하여 그 신뢰성을 검증 하였다. 인방보가 없는 실험체의 경우, 해석결과가 실험결과에 의한 비선형 거동을 정확히 모사하고 있는 것으로 나타났다. 반면, 인방보가 있는 실험체의 경우, 해석결과의 경우, 정방향 가력시 실험결과 보다 작은 실험체의 변형으로 인방보에 의한 커플링 효과를 기대할 수 없게 되면서, 해석결과가 실험결과보다 재하시의 동일 변형에서의 내력과 잔류변형 등을 작게 평가하는 것으로 나타났다.
The hydropneumatic suspension units, which have applied to the tracked vehicles, have the spring and damping function in the unit. The nonlinear characteristics such as roadwheel rotation effects, gas behavior changes, hydraulic damping characteristics, hysterisis, and frictional forces have been ignored or simplified to analyze the mathematical models in many areas. This study describes the dynamic characteristics and the nonlinear behaviors of hydropneumatic suspension unit considering the nonlinear effects such as the nonlinear spring and nonlinear damping through the simulation and the experiment. The utility of nonlinear analysis through the higher-order spectral analysis is also presented.
Recently, the vibration and structure-borne noise induced by passing trains are of great concerns, and the floating slab track is highlighted as one of most efficient alternatives to reduce the railway vibration. However, due to the non-linearity and viscosity of rubber spring used in the floating slab track, its dynamic behavior is very complex. In this study, therefore, to simulate the dynamic behavior of floating slab track with a better accuracy, a nonlinear viscoelastic rubber spring model that can be incorporated in commercial finite element analysis codes has been proposed. This model is composed of a combination of elastic spring element, friction element and viscous element, and termed the "generalized friction viscoelastic model(GFVM)". Also, in this study, the method to determine the model parameters of GFVM based on Berg's 5-parameter model was presented. The results of the finite element analysis with this rubber spring model exhibit very good correlation with the test results of a laboratory mock-up test, and the feasibility of GFVM has been verified.
In substitution of beam-nonlinear spring model for real-car, it may have errors due to complicated characteristics of joint and overestimation of joints stiffness. In this research, a method for the joint modeling was suggested by nonlinear static and dynamic analyses of beam and shell joint models and verified by the application of accomplished joint modeling method to simplified full car model. In consequence, modified simplified full car model was improved in local acceleration and rigid wall force. Finally, the frontal crash analyses with the dummy were established and the accelerations of accelerations of head, chest and pelvis had good agreements with those of shell model.
Reinforced concrete shear walls are effective for resisting lateral loads imposed by wind or earthquakes. Observed damages of the shear wall in recent earthquakes in Chile(2010) and New Zealand(2011) exceeded expectations. Various analytical models have been proposed in order to incorporate such response features in predicting the inelastic response of RC shear walls. However, the model has not been implemented into widely available computer programs, and has not been sufficiently calibrated with and validated against extensive experimental data at both local and global response levels. In this study, reinforced concrete shear walls were modeled with fiber slices, where cross section and reinforcement details of shear walls can be arranged freely. Nonlinear analysis was performed by adding nonlinear shear spring elements that can represent shear deformation. This analysis result will be compared with the existing experiment results. To investigate the nonlinear behavior of reinforced concrete shear walls, reinforced concrete single shear walls with rectangular wall cross section were selected. The analysis results showed that the yield strength of the shear wall was approximately the same value as the experimental results. However, the yielding displacement of the shear wall was still higher in the experiment than the analysis. The analytical model used in this study is available for the analysis of shear wall subjected to high axial forces.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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