The dynamic properties (frequencies, mode shapes, damping ratios) of the scaled WPC warehouse are compared using the operational modal analysis approach to the dynamic parameters (frequencies, mode shapes, damping ratios) of the full outer surface of titanium dioxide, 70 micron in thickness. Micro tremor ambient vibration data on ground level was used to provide ambient excitation. For the output-only modal identification, Enhanced Frequency Domain Decomposition (EFDD) was used. This study discovered a strong correlation between mode shapes. Titanium dioxide applied to the entire outer surface of the scaled WPC warehouse results in an average 14.05 percent difference in frequency values and 7.61 percent difference in damping ratios, demonstrating that nanomaterials can be used to increase rigidity in structures, or for reinforcement. Another significant finding in the study was the highest level of adherence of titanium dioxide and similar nanomaterials mentioned in the introduction to WPC structure surfaces.
In the paper, the authors propose the application of operational deflection shapes (ODS) for the detection of structural changes in technical objects. The ODS matrix is used to formulate the spatial filter that is further used for damage detection as a classical modal filter (Meirovitch and Baruh 1982, Zhang et al. 1990). The advantage of the approach lies in the fact that no modal analysis is required, even on the reference spatial filter formulation and other components apart from structural ones can be filtered (e.g. harmonics of rotational velocity). The proposed methodology was tested experimentally on a laboratory stand, a frame-like structure, excited from two sources: an impact hammer, which provided a wide-band excitation of all modes, and an electro-dynamic shaker, which simulated a harmonic component in the output spectra. The damage detection capabilities of the proposed method were tested by changing the structural properties of the model and comparing the results with the original ones. The quantitative assessment of damage was performed by employing a damage index (DI) calculation. Comparison of the output of the ODS filter and the classical modal filter is also presented and analyzed in the paper. The closing section of the paper describes the verification of the method on a real structure - a road viaduct.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2003.11a
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pp.840-840
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2003
Operational Modal Analysis (OMA) is a technique for identification of modal parameters by measurement of only the system's response. On many lightweight structures, such as load-speaker cones and disk drive read/write heads, is impossible or impractical to measure the input forces. Another characteristic of lightweight structure is their sensitivity to mass loading from sensors. The Scanning Laser Doppler Vibrometry(SLDV) allows response measurements to be taken without mass loading. One disadvantage of OMA testing compared to tradition input output modal testing is the OMA mode shapes are un-scaled. This means that the mode shape obtained from an OMA test can not used for analytical structural modification studies. However, the un-scaled mode shapes from an OMA test can be used to update a Finite Element Model (FEM). The updated FEM can then be used to analytically predict the effect of structural modifications. This paper will present the results of an OMA test performed on a simple plate and motor in operating conditions. The un-scaled mode shapes from this test will be used to update a FEM model of the system. The updated FEM model will be then be used to predict the effect of attaching a mass to the plate. The shapes predicted by the FEM for the modified system will be compared to a second OMA test on the modified system
Yang He-Zhen;Park Han-Il;Choi Kyung-Sik;Li Hua-Jun
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.20
no.2
s.69
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pp.1-7
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2006
This paper, presents a comparison between numerical analysis and field test on a real offshore platform in Bohai Bay, China. This platform is a steel jacket offshore platform with vertical piles. The field testing under wave-induced force and wind force etc. was conducted, in order to obtain the dynamic parameters of the structure, including the frequencies of the jacket platform, as well as the corresponding damping ratios and mode shapes. The natural excitation technology (NexT) combined with eigensystem realization algorithm (ERA) and the peak picking (PP) method in frequency domain are carried out for modal parameter indentification under operational conditions. The three-dimeansional finite element model (FEM) is constructed by ANSYS and analytical modal analysis is performed to generate modal parameters. The analytical results were compared with experimental results. A good agreement was achieved between the finite element and analysis and field test results. It is further demonstrated that the numerical and experimental modal analysis provide a comprehensive study on the dynamic properties of the jacket platform. According to the analysis results, the modal parameters identification under ambient excitation can calibrate finite element model of the jacket platform structures, or can be used for the structural health monitoring system.
The objectives of this study were to determine the natural frequency of a walking-type cultivator's handle using a modal analysis, to determine whether or not the handle resonates with forcing frequency induced by its engine, and to determine a method to reduce the handle vibration using a technique of the operational deflection shapes(ODS). Results of the study are as follows: The natural frequencies of the handle up to third harmonics were found to be 20.4, 22.5 and 92.1 Hz in the vertical direction and 14.9, 93, and 132 Hz in the horizontal direction. It was found that the handle does not resonate with the forcing frequency of the engine, which is 52 Hz. The operational deflection shape analysis revealed the deflected shapes of the handle in the vertical and horizontal directions and suggested that the handle vibration can be reduced by adding some mass to the place where the largest deflection occurs. Attaching of 1.1 kg mass adjacent to the largely deflected area resulted in reductions of vibration from 9.45 to 8.03 m/s$^2$ in x-axis direction from 3.89 to 3.16 m/s$^2$ in y-axis direction and from 7.89 to 3.09 m/s$^2$ in z-axis direction, which are respectively 15, 19 and 61% reductions. The total vibration level was reduced by 29%, indicating that mass-adding method by the ODS is very effective for reducing the handle vibrations of the cultivators.
In this study was investigated of possibility using the recorded micro tremor data on ground level as ambient vibration input excitation data for investigation and application Operational Modal Analysis (OMA) on the bench-scale earthquake simulator (The Quanser Shake Table) for model steel structures. As known OMA methods (such as EFDD, SSI and so on) are supposed to deal with the ambient responses. For this purpose, analytical and experimental modal analysis of a model steel structure for dynamic characteristics was evaluated. 3D Finite element model of the building was evaluated for the model steel structure based on the design drawing. Ambient excitation was provided by shake table from the recorded micro tremor ambient vibration data on ground level. Enhanced Frequency Domain Decomposition is used for the output only modal identification. From this study, best correlation is found between mode shapes. Natural frequencies and analytical frequencies in average (only) 2.8% are differences.
This study investigated the possibility of using the recorded micro tremor data on ground level as ambient vibration input excitation data for investigation and application Operational Modal Analysis (OMA) on the bench-scale earthquake simulator (The Quanser Shake Table) for model chimney. As known OMA methods (such as EFDD, SSI and so on) are supposed to deal with the ambient responses. For this purpose, analytical and experimental modal analysis of a model chimney for dynamic characteristics was performed. 3D Finite element model of the chimney was evaluated based on the design drawing. Ambient excitation was provided by shake table from the recorded micro tremor ambient vibration data on ground level. Enhanced Frequency Domain Decomposition is used for the output only modal identification. From this study, best correlation is found between mode shapes. Natural frequencies and analytical frequencies in average (only) 1.996% are different.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.4
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pp.20-29
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2022
The operational modal analysis (OMA) technique, which extracts the modal parameters of a structural system using ambient vibrations, has been actively developed as a field of structural health monitoring of cable-supported bridges. In this paper, the short and long-term modal parameters of a cable-stayed bridge were evaluated using the acceleration data obtained from the two ambient vibration tests (AVTs) and three years of continuous measurements. A total of 27 vertical modes and 1 lateral mode in the range 0.1 ~ 2.5 Hz were extracted from the high-resolution AVTs which were conducted in the 6th and 19th years after its completion. Existing OMA methods such as Peak-Picking (PP), Eigensystem Realization Algorithm with Data Correlation (ERADC), Frequency Domain Decomposition (FDD) and Time Domain Decomposition (TDD) were applied for modal parameters extraction, and it was confirmed that there was no significant difference between the applied methods. From the correlation analysis between long-term natural frequencies and environmental factors, it was confirmed that temperature change is the dominant factor influencing natural frequency fluctuations. It was revealed that the decreased natural frequencies of the bridge were not due to changes in structural performance and integrity, but to the environmental effects caused by the temperature difference between the two AVTs. In addition, when the TDD technique is applied, the accuracy of extracted mode shapes is improved by adding a proposed algorithm that normalizes the sequence so that the autocorrelations at zero lag equal 1.
Kim, Jin-Soo;Lee, Seung-Mock;Ha, Jong-Hun;Lee, Jang-Woo;Ha, Sam-Chul
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2010.10a
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pp.556-563
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2010
The main noise source of the rotary compressor for air conditioner was analyzed by using the measurement of sound intensity, modal analysis and operational deflection shape(ODS) analysis. In this study, the key noise source of rotary compressor was an accumulator, and noise was sharply increased due to the accumulator's resonance which has a big contribution to the noise. To reduce the excessive noise generated from accumulator, structural modification through ODS analysis were applied. Its validation was conducted by the measurement of noise and vibration on the accumulator's surface. The total noise was significantly reduced by 4.2dB(A).
This paper is a study on model method for estimating system inputs from vibration responses, which is one of indirect input identification methods in frequency domain. The method has advantages over direct inverse method especially when points of operational inputs are inaccessible so that artificial excitation forces cannot be applied to obtain frequency response functions of the complete system. Procedures of extended modal model method are proposed and checked by numerical experiment. Mechanisms of error propagation, i.e., how errors in modal parameters such as poles nad mode shape vectors affect estimation of the input forces, are illustrated. Then, in order to counteract the error propagation, discrete modal filter approach is taken in this paper to compute the inversion of modal matrix in which the most serious errors seem to be generated. Further, a Reduced form of Modified Reciprocal Modal Vector(RMRMV) is proposed for estimating multiple inputs. It is shown to have smaller orthogonality error than MRMV.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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