Karunaratne, Nivithigala P.K.V.;Thambiratnam, David P.;Perera, Nimal J.
Earthquakes and Structures
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제11권6호
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pp.1001-1025
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2016
Building structures generally have inherent low damping capability and hence are vulnerable to seismic excitations. Control devices therefore play a useful role in providing safety to building structures subject to seismic events. In recent years semi-active dampers have gained considerable attention as structural control devices in the building construction industry. Magneto-rheological (MR) damper, a type of semi-active damper has proven to be effective in seismic mitigation of building structures. MR dampers contain a controllable MR fluid whose rheological properties vary rapidly with the applied magnetic field. Although some research has been carried out on the use of MR dampers in building structures, optimal design of MR damper and combined use of MR and passive dampers for real scale buildings has hardly been investigated. This paper investigates the use of MR dampers and incorporating MR-passive damper combinations in building structures in order to achieve acceptable levels of seismic performance. In order to do so, it first develops the MR damper model by integrating control algorithms commonly used in MR damper modelling. The developed MR damper is then integrated in to the seismically excited structure as a time domain function. Linear and nonlinear structure models are evaluated in real time scenarios. Analyses are conducted to investigate the influence of location and number of devices on the seismic performance of the building structure. The findings of this paper provide information towards the design and construction of earthquake safe buildings with optimally employed MR dampers and MR-passive damper combinations.
Soares, Alexandre K.;Covas, Didia I.C.;Ramos, Helena M.;Reis, Luisa Fernanda R.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제2권4호
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pp.269-277
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2009
The current paper focuses on the analysis of transient cavitating flow in pressurised polyethylene pipes, which are characterized by viscoelastic rheological behaviour. A hydraulic transient solver that describes fluid transients in plastic pipes has been developed. This solver incorporates the description of dynamic effects related to the energy dissipation (unsteady friction), the rheological mechanical behaviour of the viscoelastic pipe and the cavitating pipe flow. The Discrete Vapour Cavity Model (DVCM) and the Discrete Gas Cavity Model (DGCM) have been used to describe transient cavitating flow. Such models assume that discrete air cavities are formed in fixed sections of the pipeline and consider a constant wave speed in pipe reaches between these cavities. The cavity dimension (and pressure) is allowed to grow and collapse according to the mass conservation principle. An extensive experimental programme has been carried out in an experimental set-up composed of high-density polyethylene (HDPE) pipes, assembled at Instituto Superior T$\acute{e}$cnico of Lisbon, Portugal. The experimental facility is composed of a single pipeline with a total length of 203 m and inner diameter of 44 mm. The creep function of HDPE pipes was determined by using an inverse model based on transient pressure data collected during experimental runs without cavitating flow. Transient tests were carried out by the fast closure of the ball valves located at downstream end of the pipeline for the non-cavitating flow and at upstream for the cavitating flow. Once the rheological behaviour of HDPE pipes were known, computational simulations have been run in order to describe the hydraulic behaviour of the system for the cavitating pipe flow. The calibrated transient solver is capable of accurately describing the attenuation, dispersion and shape of observed transient pressures. The effects related to the viscoelasticity of HDPE pipes and to the occurrence of vapour pressures during the transient event are discussed.
본 논문은 콘크리트의 크리프 현상에 대한 보다 단순하고 합리적인 유변학적 모델을 구성하고, 크리프 예측 모델 개발에 대한 하나의 방법론을 제시하는 데에 일차적인 목표가 있다. 장기적인 응력에 의한 콘크리트의 변형은 발생 메커니즘과 시간 의존성 여부에 따라 즉각적인 탄성 변형과 시간 의존적 단기 크리프, 시간 독립적 단기 크리프, 장기 크리프의 합으로 볼 수 있으며, 이들 변형을 모사하기 위해 6개의 매개변수를 갖는 유변학 모델을 구성하였다. 각 매개변수의 구성에는 미세 프리스트레스 고체화 이론과 기존 설계기준을 활용하였고, 이론적 접근이 어려운 경우에 한해 수치적 접근을 시도하였다. 수립된 모델의 검증은 실제 실험 데이터를 사용하였고, 기존 모델 및 설계식과 비교 평가하여 그 합리성을 확인하였다.
Using a strain-controlled rheometer [Rheometrics Dynamic Analyzer (RDA II)], the steady shear flow properties of a semi-solid ointment base (vaseline) have been measured over a wide range of shear rates at temperature range of $25{\sim}60^{\circ}C$. In this article, the steady shear flow properties (shear stress, steady shear viscosity and yield stress) were reported from the experimentally obtained data and the effects of shear rate as well as temperature on these properties were discussed in detail. In addition, several inelastic-viscoplastic flow models including a yield stress parameter were employed to make a quantitative evaluation of the steady shear flow behavior, and then the applicability of these models was examined by calculating the various material parameters (yield stress, consistency index and flow behavior index). Main findings obtained from this study can be summarized as follows : (1) At temperature range lower than $40^{\circ}C$, vaseline is regarded as a viscoplastic material having a finite magnitude of yield stress and its flow behavior beyond a yield stress shows a shear-thinning (or pseudo-plastic) feature, indicating a decrease in steady shear viscosity as an increase in shear rate. At this temperature range, the flow curve of vaseline has two inflection points and the first inflection point occurring at relatively lower shear rate corresponds to a static yield stress. The static yield stress of vaseline is decreased with increasing temperature and takes place at a lower shear rate, due to a progressive breakdown of three dimensional network structure. (2) At temperature range higher than $45^{\circ}C$, vaseline becomes a viscous liquid with no yield stress and its flow character exhibits a Newtonian behavior, demonstrating a constant steady shear viscosity regardless of an increase in shear rate. With increasing temperature, vaseline begins to show a Newtonian behavior at a lower shear rate range, indicating that the microcrystalline structure is completely destroyed due to a synergic effect of high temperature and shear deformation. (3) Over a whole range of temperatures tested, the Herschel-Bulkley, Mizrahi-Berk, and Heinz-Casson models are all applicable and have an almostly equivalent ability to quantitatively describe the steady shear flow behavior of vaseline, whereas the Bingham, Casson,and Vocadlo models do not give a good ability.
토마토케찹의 리올로지 성질을 온도 $30-90^{\circ}C$, 농도 15-50% 전단속도 $0-250sec^{-1}$띤 범위에서 Brabender viscotron를 사용하여 측정한 결과는 다음과 같다. 토마토케찹은 전단속도 $0-210sec^{-1}$에서 의가소성을 나타내며, 항복응력을 가지는 Binghampseudoplastic으로 시간의존성을 나타내는 thixotropic 식품이었다. 전단속도 $0-210sec^{-1}$, 온도 $30^{\circ}C$, 농도 33%의 경우 유동지수, 점조도지수 및 항복응력은 각각 0.2131, 22.5047$(Pasec^{-n})$ 및 8.5443(Pa)이었다. 토마토케찹의 온도 및 농도에 따른 겉보기 점도 관계식은 각각 Andrade및 Power type식으로 나타낼 수 있었으며, 또한 온도와 농도에 따른 겉보기점도 관계식은 지수함수 모델로 표현할 수 있었다. 활성화 에너지는 농토 15,20,30,33,40 및 50%에서 3.973, 4.985, 5.078, 5.226, 5.357 및 7.655 kcal/g mole이었다.
The rheological behaviour of anatase $TiO_2$ with organic coating has been investigated extensively in this study. The yield stress was measured over a wide range of solids concentration and pH using stress-controlled and speed-controlled rheometers. The organic treatment leads to a shift of the isoelectric point (IEP) from around pH 5.5 to pH 2.4. A maximum yield stress occurs in the vicinity of the isoelectric point determined by electrokinetic measurements. The transition of rheological behaviour between elastic solid and viscous liquid is represented by a stress plateau in a plot of stress against strain. It is hypothesised that the slope of the stress plateau reflects the uniformity of the structure, and hence the distribution of bond strength. Altering the concentration and the surface chemistry can vary the bond strength and its distribution. therefore, resulting in different type of failure: "ductile-type" or "brittle-type". pH and volume fraction dependence of yield stress could be described quantitatively using existing models with reasonable agreement.easonable agreement.
Excessive dynamic-tension variations on the top-tensioned risers (TTRs) deteriorate the structural integrity and cause potential safety hazards. This phenomenon has become more remarkable in the development of deep-water fields with harsher environmental loads. The conventional prediction method of tension variations in hydro-pneumatic tensioner (HPT) has the disadvantage to underestimate the magnitude of cyclic loads. The actual excessive dynamic tension variations are larger when considering the viscous frictional fluid effects. In this paper, a suppression method of tension variations in HPT is modeled by incorporating the magneto-rheological (MR) damper and linear-force actuator. The mathematical models of the combined HPT and MR damper are developed and a force-control scheme is introduced to compensate the excessive tension variations on the riser tensioner ring. Numerical simulations and analyses are conducted to evaluate the suppression of tension variations in HPT under both regular- and irregular-wave conditions for a drilling riser of a tensioned-leg platform (TLP). The results show that significant reduction of tension variations can be achieved by introducing the proposed system. This research has provided a theoretical foundation for the HPT tension control and related structural protection.
This paper presents designs and performance investigations of two bypass-type MR (magneto-rheological) shock dampers for high impulsive force systems, one of which is with single rod and the other with double rod. First of all, on the basis of the Bingham properties of the MR fluid and the magnetic field analysis of the magnetic circuit, the MR shock dampers are designed and manufactured. After experimental investigations on their magnetic field-dependent damping forces and responses characteristics, dynamic models of the proposed dampers are formulated and compared. Then, a simple 1 degree-of-freedom mass-drop system is constructed, and the effective and practical control algorithm is designed by considering dynamic characteristics of the shock control system. The shock control performances of the proposed MR shock dampers are verified through the comparison study of experiment results with simulation ones.
This paper concerns the design and application of an electro-rheological (ER) fluid damper to semiactive vibration control of rotor systems. In particular, the system under present study is constructed structurally flexible in order to explore multiple critical speeds within operation range. To this end, the dynamic models of the proposed ER damper and its associated amplifier are derived in the first place. Subsequently entire rotor system model is assembled along with the dynamics of the end effector based on a finite element method enabling prediction as to its free and forced vibration characteristics. Next, an artificial intelligent (AI) feedback controller is synthesized taking into account the peculiarity of Coulomb damping effect in rotor applications. Finally, computational and experimental results are presented including model validation and control performances. In practice, such an AI control proved effective whether the spin speed was either before or after critical speeds.
During all mechanical processes rice plants are subjected to verious forces such as natural load of wind and mechanical load of agricultural machines. A force is always accompanied by deformation, which must be either sufficiently great for pressing or sufficiently slight in order to avoid damage. The mechanical behavior of the rice plants is determined by three variables : force, deformation and time. And they must be studied using rheological methods to determine their viscoelastic properties. This study is conducted to experimentally determine the mechanical and rheological properties of the rice stalks subjected to radial load. The force relaxation tests are performed under constant deformation, during which the reduction of forces over time is measured. The mechanical models were developed from the abtained data. The results were as follows : 1. The relaxation behavior of a rice stalk in radial compession may be described by a generalized Maxwell model consisting of 3 Maxwell elements in parallel. 2. Relaxatiom intensity always decreased with increased time of relaxation. 3. The rate of deformation has a significant effect on the relaxation behavior. having increasing pattern with an increase in rate of deformation. 4. The relaxation intensity and residual deformation increased with increased initial load. 5. The relaxtion of the intermediate portion of stalk was bigger tham that of the upper and lower portions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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