The self-excited vibrations of airfoil is related to the classical flutter problems, and it has been studied as a system with linear stiffness and small damping. However, since the actual aircraft wing and the many mechanical elements of airfoil type have various design variables and parameters, some of these could have strong nonlinearities, and the nonlinearities could be unexpectedly strong as the parameters vary. This abrupt chaotic behavior undergoes ordered routes, and the behaviors after these routes are uncontrollable and unexpectable since it is extremely sensitive to initial conditions. In order to study the chaotic behavior of the system, three parameters are considered, i.e., free-stream velocity, elastic distance and zero-lift angle. If the chaotic parameter region can be identified from the mathematically modeled nonlinear differential equation system, the designs which avoid chaotic regions could be suggested. In this study, by using recently developed dynamically system methods, and chaotic regions on the parameter plane will be found and the safe design variables will be suggested.
Size-dependent free vibration responses and magneto-electro-elastic bending results of a three layers piezomagnetic curved beam rest on Pasternak's foundation are presented in this paper. The governing equations of motion are derived based on first-order shear deformation theory and nonlocal piezo-elasticity theory. The curved beam is containing a nanocore and two piezomagnetic face-sheets. The piezomagnetic layers are imposed to applied electric and magnetic potentials and transverse uniform loadings. The analytical results are presented for simply-supported curved beam to study influence of some parameters on vibration and bending results. The important parameters are spring and shear parameters of foundation, applied electric and magnetic potentials, nonlocal parameter and radius of curvature of curved beam. It is concluded that the increase in radius of curvature tends to an increase in the stiffness of curved beam and consequently natural frequencies increase and bending results decrease. In addition, it is concluded that with increase of nonlocal parameter of curved beam, the stiffness of structure is decreased that leads to decrease of natural frequency and increase of bending results.
This study proposes an intelligent semi-active isolation system combining a variable-stiffness control device and ground motion characteristic prediction. To determine the optimal control parameter in real-time, a genetic algorithm (GA)-fuzzy control law was developed in this study. Data on various types of ground motions were collected, and the ground motion characteristics were quantified to derive a near-fault (NF) characteristic ratio by employing an on-site earthquake early warning system. On the basis of the peak ground acceleration (PGA) and the derived NF ratio, a fuzzy inference system (FIS) was developed. The control parameters were optimized using a GA. To support continuity under near-fault and far-field ground motions, the optimal control parameter was linked with the predicted PGA and NF ratio through the FIS. The GA-fuzzy law was then compared with other control laws to verify its effectiveness. The results revealed that the GA-fuzzy control law could reliably predict different ground motion characteristics for real-time control because of the high sensitivity of its control parameter to the ground motion characteristics. Even under near-fault and far-field ground motions, the GA-fuzzy control law outperformed the FPEEA control law in terms of controlling the isolation layer displacement and the superstructure acceleration.
Zhao, Jing-Lei;She, Gui-Lin;Wu, Fei;Yuan, Shu-Jin;Bai, Ru-Qing;Pu, Hua-Yan;Wang, Shilong;Luo, Jun
Advances in nano research
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제13권5호
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pp.465-474
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2022
Based on the nonlocal strain gradient (NSG) theory and considering the influence of moment of inertia, the governing equations of motion of porous functionally graded (FG) nanoplates with four edges clamped are established; The Galerkin method is applied to eliminate the spatial variables of the partial differential equation, and the partial differential governing equation is transformed into an ordinary differential equation with time variables. By satisfying the boundary conditions and solving the characteristic equation, the dispersion relations of the porous FG strain gradient nanoplates with four edges fixed are obtained. It is found that when the wave number is very small, the influences of nonlocal parameters and strain gradient parameters on the dispersion relation is very small. However, when the wave number is large, it has a great influence on the group velocity and phase velocity. The nonlocal parameter represents the effect of stiffness softening, and the strain gradient parameter represents the effect of stiffness strengthening. In addition, we also study the influence of power law index parameter and porosity on guided wave propagation.
The PSC bridge being built by ILM may have greater bending moment during its construction rather than after completion. When it occurs, Engineer should suggest to reduce stress-resultants than to make bigger cross-section with considering stability ,economics, and proper span-to-depth ratio. The used method is to install extruded nose at the end of girder. It substitutes the weighted segment for the light. From the reference, the stiffness of extruded nose, is 1/10 of the main girder, and the length is 60 to 70% of the length of the span, with little justification. In this study, the proper length and stiffness of the nose element is determined by the parametric study and idealizing procedure. The results about the extruded nose through the mixing of the parameter of its stiffness and length, the proper length of extruded nose is 80% of the longest span and the proper stiffenss is 13% of the bending stiffness of the superstructure and the proper length of extruded nose is 70% of the longest span and the proper stiffness is 9.5% of the bending stiffness of the superstructure.
This paper studies the finite element modeling and analytical parameters for the numerical evaluation of dynamic stiffness of large foundation for shipboard equipments such as marine diesel engine. For the purpose, numerical method and procedure to evaluate the dynamic stiffness are established based on the impact test method, which are applied for the dynamic stiffness evaluation of a real diesel generator foundation of ship. Numerical investigations compared with the measured data are carried out to evaluate the effects of modeling ranges of ship substructure, finite element sizes, lower support structures and damping coefficients. From the results, modeling and analytical parameters for proper evaluation of dynamic stiffness of large foundation of shipboard equipment are suggested.
In order to evaluate the earthquake safety of equipment in structures, it is essential to analyze the In-Structure Response Spectrum (ISRS). The ISRS has a peak value at the frequency corresponding to the structural vibration mode, but the frequency and amplitude at the peak can vary because of many uncertain parameters. There are several seismic design criteria for ISRS peak-broadening for fixed base structures. However, there are no suggested criteria for constructing the design ISRS of seismically isolated structures. The ISRS of isolated structures may change due to the major uncertainty parameter of the isolator, which is the shear stiffness of the isolator and the several uncertainty parameters caused by the nonlinear behavior of isolators. This study evaluated the effects on the ISRS due to the initial stiffness of the bi-linear curve of isolators and the variation of effective stiffness by the input ground motion intensity and intense motion duration. Analyzing a simplified structural model for isolated base structure confirmed that the ISRS at the frequency of structural mode was amplified and shifted. It was found that the uncertainty of the initial stiffness of isolators significantly affects the shape of ISRS. The variation caused by the intensity and duration of input ground motions was also evaluated. These results suggested several considerations for generating ISRS for seismically isolated structures.
This study proposed the analysis of mass position detection and modified stiffness due to the change of the mass and stiffness of structure by using the original and modified dynamic characteristics. The method is applied to examples of a cantilever and 3 degree of freedom by modifying the mass. The predicted detection of mass positions and magnitudes are in good agrement with these from the structural reanalysis using the modified mass.
The purpose of this paper is to investigate the degradation law of stiffness of steel-concrete composite beams after certain fatigue loads. First, six test beams with stud connectors were designed and fabricated for static and fatigue tests. The resultant failure modes under different fatigue loading cycles were compared. And an analysis was performed for the variations in the load-deflection curves, residual deflections and relative slips of the composite beams during fatigue loading. Then, the correlations among the stiffness degradation of each test beam, the residual deflection and relative slip growth during the fatigue test were investigated, in order to clarify the primary reasons for the stiffness degradation of the composite beams. Finally, based on the stiffness degradation function under fatigue loading, a calculation model for the residual stiffness of composite beams in response to fatigue loading cycles was established by parameter fitting. The results show that the stiffness of composite beams undergoes irreversible degradation under fatigue loading. And stiffness degradation is associated with the macrobehavior of material fatigue damage and shear connection degradation. In addition, the stiffness degradation of the composite beams exhibit S-shaped monotonic decreasing trends with fatigue cycles. The general agreement between the calculation model and experiment shows good applicability of the proposed model for specific beam size and fatigue load parameters. Moreover, the research results provide a method for establishing a stiffness degradation model for composite beams after fatigue loading.
스포츠화의 설계에서 신발 앞축 부분의 굽힘강성은 매우 중요한 설계인자이지만, 측정하기가 어렵다. 본 논문은 이러한 굽힘강성을 측정하는 장비를 소개한다. 장비는 알루미늄 프레임 구조와 AC 모터, 2개의 로드셀, 엔코더와 제어용 하드웨어로 구성되어있으며, 신발의 굽힘 모멘트를 측정하는 메카니즘을 소개하였다. 유용성을 입증하기 위하여, 신발의 소재와 디자인이 굽힘강성에 미치는 영향을 관찰하는데 사용되어 졌다. 실험을 위하여 신발 중창소재의 경도와 두께를 달리하여 완성신발 시편을 제작하였다. 이들 시편으로 굽힘실험을 수행하고, 최소자승법을 사용하여 굽힘강성을 구하였다. 실험결과 PU 중창으로 만든 신발이 PH 중창으로 만든 신발보다 굽힘강성이 높았으며, 중창의 두께가 중창의 경도보다 굽힘강성에 미치는 영향이 크다는 것을 알아낼 수 있었다. 따라서, 이러한 실험결과를 바탕으로, 본 측정장비는 유용한 실험결과를 도출할 수 있었으며, 이 장비를 통하여 측정된 신발의 굽힘강성은 신발 설계의 유용한 설계인자로 활용될 수 있다고 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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