Stay cables, such as used in cable-stayed bridges, are prone to vibration due to their low inherent damping characteristics. It has been reported that a semiactive control system using MR dampers could potentially achieve both the better performance compared to a passive control system and the adaptability with few of the detractions. However, a control system including a power supply, a controller and sensors is required to improve the control performance of MR dampers. This complicated control system is not effective to most of large civil structures such as long-span bridges and high-rise buildings. This paper proposes a smart damping system which consists of an MR damper and the electromagnetic induction (EMI) part that is considered as an external power source to the MR damper. The control performance of the proposed damping system has been compared with that of the passive-type control systems employing an MR damper and a linear viscous damper.
공기스프링을 감쇠기로 사용하는 방진대는 넓은 주파수대역에서 우수한 진동 절연성능을 가짐으로 널리 사용되어 왔다. 하지만 공기스프링은 구조적으로 저강성, 저감쇠의 특성을 가지고 있으므로 외란에 의해 쉽게 가진되어 안정성이 떨어지는 문제가 있다. 이에 공기스프링과 같은 수동소자만을 이용한 수동제어 형식의 보완을 위해 능동 및 반능동 방식의 감쇠기가 제안되고 연구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 수동형 제진대의 능동 및 반능동제어를 위한 동역학적 해석에 관하여 연구하였다. 제진대의 제어시스템 구현을 위하여 6 자유도 제진대의 물리적인 특성에 기초한 동역학적 모델을 정립하고 해석 및 실험을 통해 동역학 모델의 적용가능성을 검증하였다.
사장교 케이블은 구조적으로 휨강성과 감쇠력이 작아 풍우에 의해 쉽게 유해진동이 발생한다. 이러한 풍우진동을 저감시키기 위한 효과적인 방법으로 부가댐퍼를 장착하여 케이블의 감쇠력을 증가시키는 제어시스템이 널리 사용되어왔다. 그러나 사장교의 장대화로 인해 구조적으로나 미적으로 충분한 감쇠력을 제공할 수 있는 위치에 부가댐퍼를 장착하기 어렵게 되었다. 그러므로 본 논문은 사장교의 미관을 해치지 않으면서 기존의 제어시스템보다 효과적으로 케이블의 진동을 저감시킬 수 있는 새로운 개념의 제어시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 케이블 앵커리지에 적층고무베어링과 같은 유동이 가능한 장치와 내부댐퍼로 구성되었으며, 제어성능평가를 위해 해석모델을 개발하였다. 제안된 시스템의 제어성능 분석을 위해 수치해석을 수행하였으며 기존의 부가 댐퍼시스템과 진동 저감효과를 비교하였다. 제안된 제어시스템은 기존의 부가댐퍼 시스템 보다 효과적으로 진동을 저감시킬 수 있었으며 사장교 케이블의 풍우진동 저감을 위해 효과적인 시스템으로 사료된다.
In order to trace a target in deep sky, a feed cabin 20 tons in weight used for a large radio telescope is drawn with six cables. To realize a smooth tracing all the time, optimal distribution of the cable tensions is explored. A set of cable-clog systems is utilized to control the wind-induced vibration of the cable-cabin structure. This is an attempt to apply the passive structural control strategy in the area of radio astronomy. Simulations of wind-induced vibration of the structure in both time and frequency domains offer a valuable reference for construction of the next generation large radio telescope.
The coupled finite/boundary element method is used in numerical analysis for acoustic radiation from the vibration of rectangular composite plate which is simply supported. This analysis is validated using the Wallace equation for an isotropic plate. Active control of sound fields has been tarried out using 3 pairs of piezoelectric sensor/actuator and a pair of viscoelastic material by Passive constrained layer damping treatment. The results show that the optimal placement of piezoelectric sensor/actuator and VE patch is required to control the sound fields from a vibrating composite plate.
The purpose of this study is to propose a procedure for evaluating quantitatively the increase of the equivalent damping ratio of a structure with passive/active vibration control systems subjected to a stationary wind load. A Lyapunov function governing the response of a structure and its differential equation are formulated first. Then the state-space equation of the structure coupled with the secondary damping system is solved. The results are substituted into the differential equation of the Lyapunov function and its derivative. The equivalent damping ratios are obtained from the Lyapunov function of the combined system and its derivative, and are used to assess the control effect of various damping devices quantitatively. The accuracy of the proposed procedure is confirmed by applying it to a structure with nonlinear as well as linear passive/active control systems.
본 논문에서는 패시브 진돈제어시스템을 설치한 실대물 K형 철골브레이스 골조의 실험결과를 다루었다. 패시브 진동제어시스템은 점탄성물질을 이용하여 새롭게 개발된 댐퍼를 사용하였다. 이 실험모델의 진동제어 효율성을 확인하고 철골조 브레이싱의 진동반응특성을 조사하기 위하여 일련의 실험을 행하였다. 자유진동실험결과 댐퍼를 설치시 설치하지 않은 경우와 비교하여 3배정도의 진동제어능력을 나타냈다. 점탄성물질 난류댐퍼의 효율성은 진동실험에 의하여 확인되었다.
Duan, Yuanfeng;Ni, Yi-Qing;Zhang, Hongmei;Spencer, Billie.F. Jr.;Ko, Jan-Ming;Fang, Yi
Smart Structures and Systems
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제23권6호
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pp.521-536
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2019
Using magnetorheological (MR) dampers in multiswitch open-loop control mode has been shown to be cost-effective for cable vibration mitigation. In this paper, a method for analyzing the damping performance of taut cables incorporating MR dampers in open-loop control mode is developed considering the effects of damping coefficient, damper stiffness, damper mass, and stiffness of the damper support. Making use of a three-element model of MR dampers and complex modal analysis, both numerical and asymptotic solutions are obtained. An analytical expression is obtained from the asymptotic solution to evaluate the equivalent damping ratio of the cable-damper system in the open-loop control mode. The individual and combined effects of the damping coefficient, damper stiffness, damper mass and stiffness of damper support on vibration control effectiveness are investigated in detail. The main thrust of the present study is to derive a general formula explicitly relating the normalized system damping ratio and the normalized damper parameters in consideration of all concerned effects, which can be easily used for the design of MR dampers to achieve optimal open-loop vibration control of taut cables.
본 논문에서는 쿼드로터형 드론의 제자리 비행 상태에서 제어부에 전달되는 수직 방향 진동을 저감하기 위한 수동적 진동 제어 방법에 따른 설계 방법을 제시하였다. 쿼드로터형 드론의 진동 해석을 위해 유한요소 기반 이산화 모델 및 번지 케이블을 이용한 지상진동시험 모사 모델을 구축하였다. 제자리 비행 상태에서의 하중을 부여하여 동특성 평가 및 공진 회피 설계를 위한 모드 해석을 수행하여 결과를 분석하였으며, 강제진동응답해석을 수행하여 제자리 비행 상태의 운용주파수 범위 내에서의 정상상 태응답을 도출하였다. 또한 감쇠 재료의 유무에 따른 진동 저감 효과를 비교하기 위해 동일한 조건내에서 제어부에 전달되는 진동을 유발할 수 있는 위치에 점성 감쇠 테이프를 적용하여 이에 따른 정상상태응답을 도출하고 감쇠 재료를 적용하였을 경우의 진동 저감 효과 및 부착 위치에 따른 진동 저감 효과를 평가하였다.
본 연구에서는 지진하중을 받는 대공간 구조물의 지진응답을 저감시키기 위하여 돔 구조물에 대한 동조질량제어장치(TMD)의 적용성을 검토하였다. 이를 위하여 돔 구조물의 기본적인 동적특성을 가지고 있으며 가장 간단한 구조이기도 한 스타 돔 구조물에 수동형 TMD를 설치하여 지진응답 제어성능을 평가하였다. 본 연구에서는 KBC2009에 따른 인공 지진하중을 수평방향과 연직방향으로 가하여 스타 돔 구조물에 대한 지진응답을 분석하였으며 이를 바탕으로 TMD의 설치에 따른 스타 돔 구조물의 지진응답 제어성능을 분석하였다. 해석결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 지진하중의 방향에 반응하는 스타 돔 구조물의 진동모드 분석을 통하여 수동 TMD를 설치하는 것이 지진응답 제어에 있어서 효과적인 것을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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