In this study simply supported nonlinear Euler-Bernoulli beams resting on linear elastic foundation and subjected to the axial loads is investigated. A new kind of analytical technique for a non-linear problem called He's Energy Balance Method (EBM) is used to obtain the analytical solution for non-linear vibration behavior of the problem. Analytical expressions for geometrically non-linear vibration of Euler-Bernoulli beams resting on linear elastic foundation and subjected to the axial loads are provided. The effect of vibration amplitude on the non-linear frequency and buckling load is discussed. The variation of different parameter to the nonlinear frequency is considered completely in this study. The nonlinear vibration equation is analyzed numerically using Runge-Kutta $4^{th}$ technique. Comparison of Energy Balance Method (EBM) with Runge-Kutta $4^{th}$ leads to highly accurate solutions.
A novel approach that the smart control of robotics can be realized by a fuzzy controller and an appropriate Runge-Kutta scheme in this paper. A recently proposed integral inequality is selected based on the free weight matrix, and the less conservative stability criterion is given in the form of linear matrix inequalities (LMIs). We demonstrate that this target information obtained through image processing is subjected to smart control with computer-vision robotic to Arduino, and the infrared beacon was utilized for the operation of practical illustrations. A fuzzy controller derived with a fuzzy Runge-Kutta type functions is injected into the system and then the system is stabilized asymptotically. In this study, a fuzzy controller and a fuzzy observer are proposed via the parallel distributed compensation technique to stabilize the system. This paper achieves the goal of real-time following of three vehicles and there are many areas where improvements were made. Finally, each information is transmitted to Arduino via I2C to follow the self-propelled vehicle. The proposed calculation is approved in reproductions and ongoing smart control tests.
Bayat, Mahmoud;Bayat, Mahdi;Kia, Mehdi;Ahmadi, Hamid Reza;Pakar, Iman
Geomechanics and Engineering
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v.16
no.4
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pp.355-361
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2018
In this paper, nonlinear vibration of Euler-Bernoulli beams resting on linear elastic foundation is studied. It has been tried to prepare a semi-analytical solution for whole domain of vibration. Only one iteration lead us to high accurate solution. The effects of linear elastic foundation on the response of the beam vibration are considered and studied. The effects of important parameters on the ratio of nonlinear to linear frequency of the system are studied. The results are compared with numerical solution using Runge-Kutta $4^{th}$ technique. It has been shown that the Max-Min approach can be easily extended in nonlinear partial differential equations.
In this study, the dynamic flying characteristics of the worn head sliders are investigated theoretically due to the change in head geometry caused by head and disk contact. The film shapes can be approximated as taper- truncated cycloidal-flat film. Two-dimensional time dependent modified Reynolds equation included molecular slip effect are formulated with neglected the roughness effect. The motion of head slider was assumed to have two degree of freedom in this work. Finite difference approximation with Newton Raphson iterative technique and the fourth order Runge-Kutta method were implemented to obtain the transient response of the slider head with various change in head geometry numerically and compared with the transient response of the IBM3380 type head slider. The simulation results show the film shape has affects significantly on the static and dynamic characteristic of slider head in magnetic storage systems.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.23
no.6
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pp.794-805
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1999
Pneumatic cushioning cylinders are commonly employed for vibration and shock control. A mathematical simulation model of a double acting pneumatic cushioning cylinder designed to absorb shock loads is presented which is based on the following assumptions; ideal equation of state isentropic flow through a port conservation of mass polytropic thermodynamics single degree of freedom piston dynamics and energy equivalent linear damping. These differential equation can be solved through numerical integration using the fourth order Runge-Kutta method. An experimental study was conducted to validate the results obtained by the numerical integra-tion technique. Simulated results show good agreement with experimental data. The computer simulation model presented here has been extremely useful not only in understanding the has been extremely useful not only in understanding the basic cushioning but also in evaluating different designs.
Kim Jong-Rae;Kim Joo-Cheal;Jeong Dong-Kook;Kim Jae-Han
Journal of Korea Water Resources Association
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v.39
no.7
s.168
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pp.593-603
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2006
The basin response to storm is regarded as nonlinearity inherently. In addition, the consistent nonlinearity of hydrologic system response to rainfall has been very tough and cumbersome to be treated analytically. The thing is that such nonlinear models have been avoided because of computational difficulties in identifying the model parameters from recorded data. The parameters of nonlinear system considered as dynamic effects in the conceptual model are optimized as the sum of errors between the observed and computed runoff is minimized. For obtaining the optimal parameters of functions, the historical data for the Bocheong watershed in the Geum river basin were tested by applying the numerical methods, such as quasi-linearization technique, Runge-Kutta procedure, and pattern-search method. The estimated runoff carried through from the storage function with dynamic effects was compared with the one of 1st-order differential equation model expressing just nonlinearity, and also done with Nash model. It was found that the 2nd-order model yields a better prediction of the hydrograph from each storm than the 1st-order model. However, the 2nd-order model was shown to be equivalent to Nash model when it comes to results. As a result, the parameters of nonlinear 2nd-order differential equation model performed from the present study provided not only a considerable physical meaning but also a applicability to Korean watersheds.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.4
no.1
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pp.69-77
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1984
In this paper, the governing differential equations for the free vibration of uniform parabolic arches are derived on the basis of equilibrium equations of a small element of arch rib and the D'Alembert principle. A trial eigen value method is used for determining the natural frequencies and mode shapes. And the Runge-Kutta fourth order integration technique is also used in this method to perform the integration of the differential equations. A detailed study is made of the first mode for the symmetrical and anti-symmetrical vibrations of hinged arches with the Span length equal to 10 m. The effects of the rise of arch, the radius of gyration and the rotary inertia on free vibrations are presented in detail in curves and table.
An analytical solution for the nonlinear in-plane free oscillations of the suspended cable which contains the quadratic and cubic nonlinearities is investigated via the homotopy analysis method (HAM). Different from the existing analytical technique, the HAM is indeed independent of the small parameter assumption in the nonlinear vibration equation. The nonlinear equation is established by using the extended Hamilton's principle, which takes into account the effects of the geometric nonlinearity and quasi-static stretching. A non-zero equilibrium position term is introduced due to the quadratic nonlinearity in order to guarantee the rule of the solution expression. Therefore, the mth-order analytic solutions of the corresponding equation are explicitly obtained via the HAM. Numerical results show that the approximate solutions obtained by using the HAM are in good agreement with the numerical integrations (i.e., Runge-Kutta method). Moreover, the HAM provides a simple way to adjust and control the convergent regions of the series solutions by means of an auxiliary parameter. Finally, the effects of initial conditions on the linear and nonlinear frequency ratio are investigated.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2006.05a
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pp.310-313
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2006
The present study aims at investigating the effectiveness of a new passive cavity flow control technique, sub-cavity. The characteristics of cavity flow oscillation with the device are compared with those with other control techniques tested previously, including a triangular bump and blowing jet. In the computation, the three-dimensional, unsteady Navier-Stokes equations governing the supersonic cavity flow are solved based on an implicit finite volume scheme spatially and multi-stage Runge-Kutta scheme temporally. Large eddy simulation (LES) is carried out to properly predict the turbulent features of cavity flow. The present results show that the pressure oscillation near the downstream edge dominates overall time-dependent cavity pressure variations, and the amplitude of the pressure oscillation can be reduced in the presence of a sub-cavity.
In vertical seismic isolation (VSI), a building is partitioned intentionally by vertical layers into two dynamically different substructures for seismic response reduction. Initially, a 1-story frame was partitioned into two substructures, interconnected by viscous and visco-elastic links, and seismic responses of the original and the vertically isolated structures (VIS) were obtained, considering a large number of stiffness and mass ratios of substructures with respect to the original structure. Color contour graphs were defined for presentation and investigation of large amounts of output results. Dynamic characteristics of the isolated structures were studied by considering the non-classical damping of the system, and then the effects of viscous and visco-elastic link parameters on the modal damping ratios were discussed. On this basis, three states of mass isolation, interactional state, and control mass were differentiated. Response history analyses were performed by Runge-Kutta numerical method. In these analyses, interaction of isolation ratios and link parameters, on response control of VIS was studied and the appropriate ranges for link parameters as well as the optimal ranges for isolation ratios were suggested. Results show that by using the VSI technique, seismic response reduction up to 50% in flexible substructure and even more in stiff substructure is achievable.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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