The random vibration of saddle membrane structures under wind load is studied theoretically and experimentally. First, the nonlinear random vibration differential equations of saddle membrane structures under wind loads are established based on von Karman's large deflection theory, thin shell theory and potential flow theory. The probabilistic density function (PDF) and its corresponding statistical parameters of the displacement response of membrane structure are obtained by using the diffusion process theory and the Fokker Planck Kolmogorov equation method (FPK) to solve the equation. Furthermore, a wind tunnel test is carried out to obtain the displacement time history data of the test model under wind load, and the statistical characteristics of the displacement time history of the prototype model are obtained by similarity theory and probability statistics method. Finally, the rationality of the theoretical model is verified by comparing the experimental model with the theoretical model. The results show that the theoretical model agrees with the experimental model, and the random vibration response can be effectively reduced by increasing the initial pretension force and the rise-span ratio within a certain range. The research methods can provide a theoretical reference for the random vibration of the membrane structure, and also be the foundation of structural reliability of membrane structure based on wind-induced response.
A method for obtaining the motion of an impact system whose primary and secondary system are composed of lumped masses, springs and dampers, and all the contacts are made through spring and damping elements is presented. The frequency response functions derived from the equations of motion and the impulse response functions obtained from the inverse Fourier transform of the derived frequency response functions are used for the calculation of the system responses. The procedure developed for the calculation of displacements and force time-histories was based on the convolution integrals of impulse response functions and forces applied to the systems. Time histories of displacements and contact forces are obtained for the case where a random excitation is applied to a point in the system. Impact statistics such as contact forces and the time between impacts calculated from those time histories is presented.
A study of the bending-extension-transverse shear coupled random response of the composite beams with thin-walled open sections subjected to various types of concentrated and distributed random excitations is dealt with in this paper. First of all, equations of motion of thin-walled composite H-type cross-section beams incorporating a number of nonclassical effects of transverse shear and primary and secondary warping, and anisotropy of constituent materials are derived. On the basis of derived equations of motion, analytical expressions for the displacement response of the composite beams are derived by using normal mode method combined with frequency response function method.
Cottone, G.;Paola, M. Di;Ibrahim, R.;Pirrotta, A.;Santoro, R.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제2권3호
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pp.119-126
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2010
The response of ship roll oscillation under random ice impulsive loads modeled by Poisson arrival process is very important in studying the safety of ships navigation in cold regions. Under both external and parametric random excitations the evolution of the probability density function of roll motion is evaluated using the path integral (PI) approach. The PI method relies on the Chapman-Kolmogorov equation, which governs the response transition probability density functions at two close intervals of time. Once the response probability density function at an early close time is specified, its value at later close time can be evaluated. The PI method is first demonstrated via simple dynamical models and then applied for ship roll dynamics under random impulsive white noise excitation.
Interaction between system and disturbance results in system with time-dependent parameter. Parameter variation due to interaction has random characteristics. Most of the randomly varying parameters in control problem is regarded as white noise random process, which is not a realistic model. In real situation those random variation is colored noise random process. Modified F-P-K equation is proposed to get the response of the random parametric system using some correction factor. Proposed technique is employed to obtain the colored noise parametric system response and confirmed via Monte-Carlo Simulation.
Non-stationary random vibration of linear structures with uncertain parameters is investigated in this paper. A time-domain explicit formulation method is first presented for dynamic response analysis of deterministic structures subjected to non-stationary random excitations. The method is then employed to predict the random responses of a structure with given values of structural parameters, which are used to fit the conditional expectations of responses with relation to the structural random parameters by the response surface technique. Based on the total expectation theorem, the known conditional expectations are averaged to yield the random responses of stochastic structures as the total expectations. A numerical example involving a frame structure is investigated to illustrate the effectiveness of the present approach by comparison with the power spectrum method and the Monte Carlo simulation method. The proposed method is also applied to non-stationary random seismic analysis of a practical arch bridge with structural uncertainties, indicating the feasibility of the present approach for analysis of complex structures.
In the vibration test, Most of the test specifications is standardized methods of sinusoidal excitation. However, in accordance with the ability of the test equipment progress and developments of electronic technology, methods of random vibration test is standardized in the MIL standard. Therefore, in this study, we tried to analyze Missile Guidance Structure using a finite element analysis with ABAQUS 6.13 that is commercial program. First, Random response analysis is analyzed. Following analyzing the results, we wanted to find the model that is lightweight and resonance does not occur.
Heave plates have been widely used to enhance viscous damping and thus reduces the heave response of Spar platforms. Single heave plate attached to the keel of the Spar has been reported in literature (Tao and Cai 2004). The effect of double heave plates on hydrodynamic response in random waves has been investigated in this study. The influence of relative spacing $L_d/D_d$ ($D_d$-the diameter of the heave plate) on the hydrodynamic response in random waves has been simulated in wave basin experiments and numerical model. The experimental investigation has been carried out using 1:100 scale model of Spar with double heave plates in random waves for different relative spacing and varying wave period. The influence of relative spacing between the heave plates on the motion responses of Spar are evaluated and presented. Numerical investigation has been carried out to investigate effect of relative spacing on hydrodynamic characteristics such as heave added mass and hydrodynamic responses. The measured results were compared with those obtained from numerical simulation and found to be in good agreement. Experimental and numerical simulation shows that the damping coefficient and added mass does not increase for relative spacing of 0.4 and the effect greater than relative spacing on significant heave response is insignificant.
The dynamic response analysis of closed loop control system based on probability for the intelligent truss structures with random parameters is presented. The expressions of numerical characteristics of structural dynamic response of closed loop control system are derived by means of the mode superposition method, in which the randomness of physical parameters of structural materials, geometric dimensions of active bars and passive bars, applied loads and control forces are considered simultaneously. The influences of the randomness of them on structural dynamic response are inspected by several engineering examples and some significant conclusions are obtained.
시간과 공간에 따라 변화하는 난류성분의 변동풍하중을 받는 고층건물의 경량화 및 연성화 현상은 고유진동수와 감쇠비를 적게함으로서 동적으로 매우 불리한 진동문제을 발생하게 되어, 변동풍하중을 받는 도심의 고층건물에 대한 동적해석의 중요성이 인식되고 있다. 본 논문에서는 돌풍과 같이 짧은 시간동안에 통계적 성질이 변화하는 변동풍하중을 나타내기 위하여 정상불규칙 풍하중에 시간에 따라 변화하는 결정적함수(A(t) = 1-exp($-{\beta}t$))를 곱하여 나타냈고, 이러한 변동풍하중을 받는 고층건물에 대한 평균류방향의 동적변위응답해석은 진동이론으로부터 Time-dependent Response Spectral Density함수를 나타냈고, 진동함수를 포함하여 나타내는 Time-dependent Response Spectral Density의 진동수영역에 대한 적분의 해로부터 동적응답을 해석적으로 구하기 위하여 Contour적분에서 Cauchy의 적분정리와 잔유치 정리(residue theorem)에 의한 잔유치 적분으로부터 해석함수를 구했다. 해석 예에서 본 논문에서 구한 해석함수와 기존의 수치해석방법에 따른 결과를 비교 검토했고, 고층건물의 동적 특성에 따른 해석결과도 비교 검토했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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