Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.25
no.12
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pp.866-873
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2015
The transverse vibration of the deploying beam from rigid hub was analyzed by simulation and experiment. The linear governing equation of the deploying beam was obtained using the Euler-Bernoulli beam theory. To discretize the governing equation, the Galerkin method was used. After transforming the governing equation into the weak form, the weak form was discretized. The discretized equation was expressed by the matrix-vector form, and then the Newmark method was applied to simulate. To consider the damping effect of the beam, we conducted the modal test with various beam length. The mass proportional damping was selected by the relation of the first and second damping ratio. The proportional damping coefficient was calculated using the acquired natural frequency and damping ratio through the modal test. The experiment was set up to measure the transverse vibration of the deploying beam. The fixed beam at the carriage of the linear actuator was moved by moving the carriage. The transverse vibration of the deploying beam was observed by the Eulerian description near the hub. The deploying or retraction motion of the beam had the constant velocity and the velocity profile with acceleration and deceleration. We compared the transverse vibration results by the simulation and experiment. The observed response by the Eulerian description were analyzed.
The stochastic stability control of the parameter-excited vibration of an inclined stay cable with multiple modes coupling under random and periodic combined support disturbances is studied by using the direct eigenvalue analysis approach based on the response moment stability, Floquet theorem, Fourier series and matrix eigenvalue analysis. The differential equation with time-varying parameters for the transverse vibration of the inclined cable with control under random and deterministic support disturbances is derived and converted into the randomly and deterministically parameter-excited multi-degree-of-freedom vibration equations. As the stochastic stability of the parameter-excited vibration is mainly determined by the characteristics of perturbation moment, the differential equation with only deterministic parameters for the perturbation second moment is derived based on the $It{\hat{o}}$ stochastic differential rule. The stochastically and deterministically parameter-excited vibration stability is then determined by the deterministic parameter-varying response moment stability. Based on the Floquet theorem, expanding the periodic parameters of the perturbation moment equation and the periodic component of the characteristic perturbation moment expression into the Fourier series yields the eigenvalue equation which determines the perturbation moment behavior. Thus the stochastic stability of the parameter-excited cable vibration under the random and periodic combined support disturbances is determined directly by the matrix eigenvalues. The direct eigenvalue analysis approach is applicable to the stochastic stability of the control cable with multiple modes coupling under various periodic and/or random support disturbances. Numerical results illustrate that the multiple cable modes need to be considered for the stochastic stability of the parameter-excited cable vibration under the random and periodic support disturbances, and the increase of the control damping rather than control stiffness can greatly enhance the stochastic stability of the parameter-excited cable vibration including the frequency width increase of the periodic disturbance and the critical value increase of the random disturbance amplitude.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.19
no.3
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pp.313-319
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2009
The blasting has a lot of economic efficiency and speediness but it can damage to a neighbor structure, a domestic animal and a cultured fish due to the blasting vibration, then the public grievance is increased. Therefore, we need to manage the blasting vibration efficiently. The prediction of the correct vibration velocity is not easy because there are lots of different kinds of the scale of blasting vibration and it has a number of a variable effect. So we figure the optimum line through the least-squares regression by using the vibration data measured in hard rock blasting and compared with the design vibration prediction equation. As a result, we confirm that the vibration estimated in this paper is bigger than the design vibration prediction equation in the same charge and distance. If there is a Gaussian normal distribution data on the left-right side of the least squares regression, then we can estimate the vibration prediction equation on reliability 50%(${\beta}=0$), 90%(${\beta}=1.28$), 95%(${\beta}=1.64$). 99.9%(${\beta}=3.09$). As a result, it appears to be suitable that the reliability is 99% at the transverse component, the reliability 95% is at the vertical component, the reliability 90% is at the longitudinal component and the reliability is 95% at the peak vector sum component.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.23
no.8
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pp.734-741
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2013
In contrast of external excitations, parametric excitations can produce a large response when the excitation frequency is away from the linear natural frequencies. The Mathieu equation is the simplest differential equation with periodic coefficients, which lead to the parametric excitation. The Mathieu equation may have the unbounded solutions. This work conducted the stability analysis for the Mathieu equation, using Floquet theory and numerical method. Using Lindstedt's perturbation method, harmonic solutions of the Mathieu equation and transition curves separating stable from unstable motions were obtained. Using Floquet theory with numerical method, stable and unstable regions were calculated. The numerical method had the same transition curves as the perturbation method. Increased stable regions due to the inclusion of damping were calculated.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.05a
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pp.1062-1073
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2007
Acoustic Target Strength (TS) is a major parameter of the active sonar equation, which indicates the ratio of the radiated intensity from the source to the re-radiated intensity by a target. In developing a TS equation, it is assumed that the radiated pressure is known and the re-radiated intensity is unknown. This research provides a TS equation for polygonal plates, which is applicable to near field acoustics. In this research, Helmholtz-Kirchhoff formula is used as the primary equation for solving the re-radiated pressure field; the primary equation contains a surface (double) integral representation. The double integral representation can be reduced to a closed form, which involves only a line (single) integral representation of the boundary of the surface area by applying Stoke's theorem. Use of such line integral representations can reduce the cost of numerical calculation. Also Kirchhoff approximation is used to solve the surface values such as pressure and particle velocity. Finally, a generalized definition of Sonar Cross Section (SCS) that is applicable to near field is suggested. The TS equation for polygonal plates in near field is developed using the three prescribed statements; the redection to line integral representation, Kirchhoff approximation and a generalized definition of SCS. The equation developed in this research is applicable to near field, and therefore, no approximations are allowed except the Kirchhoff approximation. However, examinations with various types of models for reliability show that the equation has good performance in its applications. To analyze a general shape of model, a submarine type model was selected and successfully analyzed.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.3
no.4
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pp.87-93
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2002
In this study, basic concepts of magnet were introduced, and dynamic characteristics of magnet coupling were explored. Based on these characteristics, it was proposed how to analyze transverse and torsional vibrations of a spindle system with magnet coupling. Proposed theoretical approaches were applied to a precision power transmission system machined for this study, and the transverse and torsional vibrations were simulated. The force on magnet coupling was shown as a form of nonlinear function of the gap and the eccentricity. Also, the form of torque transmitted by magnet coupling was considered as a sinusoidal function. Main spindle connected to a coupling of a follower part was assumed to be a rigid body. Nonlinear partial differential equation was derived to be as a function of angular displacement. By using the equation, torsional vibration analysis of a spindle system with magnet coupling was performed. Free and forced vibration analyses of a spindle system with magnetic coupling were explored by using FEM.
The study deals with the vibration of a beam whose flexural and centroidal axes are not coincident. The elementary bending-twisting theory is employed to derive the equation of motion, in which the effects of rotary inertia are added to the bending displacements and the effects of warping are added to the twist. Bending translation is restricted to one direction so that one bending equation is used instead of two. The equations of motion are solved by using the boundary value problem. The exact natural frequencies are fund from the frequency equation, which is obtained from the condition that the homogeneous system of algebraic equations representing the spatial solution shall not yield a trivial solution. The orthogonal conditions are established, and the principal mode equations of forced vibration are derived. As an example, the cantilevered beam is chosen and the first some natural frequencies and their modal shapes are found.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2000.04a
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pp.697-703
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2000
In design step of an active vibration control system, the stability analysis is required for obtaining a stable control region so that the system is protected from it violent natural vibration. This paper describes the procedure of stability simulation for the active magnetic bearing-main spindle of a machine tool. The characteristic equation of the overall system is derived by assembling the dynamic equation of a flexible shaft and the transfer functions of feedback components. And the stable region is obtained by calculating the eigenvalues of the characteristic equation. The simulated control stable region is good agreement by comparing the experiment. Therefore the stable control gain is selected in this paper.
In this study, the Differential Transform Method (DTM) is employed in order to solve the governing differential equation of a moving Bernoulli-Euler beam with axial force effect and investigate its free flexural vibration characteristics. The free vibration analysis of a moving Bernoulli-Euler beam using DTM has not been investigated by any of the studies in open literature so far. At first, the terms are found directly from the analytical solution of the differential equation that describes the deformations of the cross-section according to Bernoulli-Euler beam theory. After the analytical solution, an efficient and easy mathematical technique called DTM is used to solve the differential equation of the motion. The calculated natural frequencies of the moving beams with various combinations of boundary conditions using DTM are tabulated in several tables and are compared with the results of the analytical solution where a very good agreement is observed.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.14
no.7
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pp.612-618
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2004
This paper presents a robust vibration control methodology for smart structural systems. The governing equation and associated boundary conditions of the smart structural system are derived by using Hamilton's principle. The assumed mode method is used to discretize the governing equation into a set of ordinary differential equation. A robust controller is designed using a linear matrix inequality (LMI) approach for the multiobjective synthesis. The design objectives are to achieve a mix of H$_{\infty}$ performance and H$_2$ performance satisfying constraints on the closed-loop pole locations in the presence of model uncertainties. Numerical examples are presented to demonstrate the effectiveness of LMI approach in damping out the multiple vibration modes of the piezo/beam system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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