Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.24
no.9
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pp.706-715
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2014
Recently, the medical community has been enthusiastically welcoming robots that are able to provide high-quality medical services across the board, including assisting the surgeons during surgeries. In response, many higher education institutions and research facilities started to conduct various experiments and studies about these robots. During such research, it was discovered that the arm of one particular robot type that is being developed to assist surgeries are prone to vibrate even from the weakest impact, in addition to other residual vibration problems. We attempted to reduce such dynamic response by using a MF-TMD that is produced by adding magnetic fluid to ECD. We verified the MF-TMD's performance by testing it within various frequency bands and attenuations. We then designed a cantilever that was structurally similar to the robot's arm. We attached the MF-TMD to this cantilever and conducted a pilot experiment, which validated our hypothesis that MF-TMD will reduce the robot arm's vibrations through its optimal damping ratio. Henceforth, we attached the MF-TMD to the robot arm in question and conducted a performance experiment in which we tuned the MF-TMD's frequency and damping factor to its optimal level and measured the vibrations of the arm. The experiment demonstrated that the vibrations that occurred whenever the arms rotated were significantly reduced.
Mustafa Oguz Nalbant;Suleyman Murat Bagdatli;Ayla Tekin
Advances in nano research
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v.15
no.3
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pp.215-224
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2023
Nonlinearity plays an important role in control systems and the application of design. For this reason, in addition to linear vibrations, nonlinear vibrations of the stepped nanobeam are also discussed in this manuscript. This study investigated the vibrations of stepped nanobeams according to Eringen's nonlocal elasticity theory. Eringen's nonlocal elasticity theory was used to capture the nanoscale effect. The nanoscale stepped Euler Bernoulli beam is considered. The equations of motion representing the motion of the beam are found by Hamilton's principle. The equations were subjected to nondimensionalization to make them independent of the dimensions and physical structure of the material. The equations of motion were found using the multi-time scale method, which is one of the approximate solution methods, perturbation methods. The first section of the series obtained from the perturbation solution represents a linear problem. The linear problem's natural frequencies are found for the simple-simple boundary condition. The second-order part of the perturbation solution is the nonlinear terms and is used as corrections to the linear problem. The system's amplitude and phase modulation equations are found in the results part of the problem. Nonlinear frequency-amplitude, and external frequency-amplitude relationships are discussed. The location of the step, the radius ratios of the steps, and the changes of the small-scale parameter of the theory were investigated and their effects on nonlinear vibrations under simple-simple boundary conditions were observed by making comparisons. The results are presented via tables and graphs. The current beam model can assist in designing and fabricating integrated such as nano-sensors and nano-actuators.
The lever-type active multiple tuned mass dampers (LT-AMTMD), consisting of several lever-type active tuned mass dampers (LT-ATMD), is proposed in this paper to attenuate the vibrations of long-span bridges under the excitation directly acting on the structure, rather than through the base. With resorting to the derived analytical-expressions for the dynamic magnification factors of the LT-AMTMD structure system, the performance assessment then is conducted on the LT-AMTMD with the identical stiffness and damping coefficient but unequal mass. Numerical results indicate that the LT-AMTMD with the actuator set at the mass block can provide better effectiveness in reducing the vibrations of long-span bridges compared to the LT-AMTMD with the actuator set at other locations. An appealing feature of the LT-AMTMD with the actuator set at the mass block is that the static stretching of the spring may be freely adjusted in accordance with the practical requirements through changing the location of the support within the viable range while maintaining the same performance (including the same stroke displacement). Likewise, it is shown that the LT-AMTMD with the actuator set at the mass block can further ameliorate the performance of the lever-type multiple tuned mass dampers (LT-MTMD) and has higher effectiveness than a single lever-type active tuned mass damper (LT-ATMD). Therefore, the LT-AMTMD with the actuator set at the mass block may be a better means of suppressing the vibrations of long-span bridges with the consequence of not requiring the large static stretching of the spring and possessing a desirable robustness.
Bisphenol A (BPA) is one of the chemicals used in monomer epoxy resins and polycarbonate plastics. The surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) method is precise for identifying biological materials and chemicals at considerably low concentrations. In the present article, the substrates coated with gold nanoparticles have been studied to identify BPA and control the diseases caused by this chemical. Gold nanoparticles were made by a simple chemical method and by applying gold salt and trisodium citrate dihydrate reductant and were coated on glass substrates by a spin-coat approach. Finally, using these SERS substrates as plasmonic sensors and Raman spectroscopy, the Raman signal enhancement of molecular vibrations of BPA was investigated. Then, the molecular vibrations of BPA in some consumer goods were identified by applying SERS substrates as plasmonic sensors and Raman spectroscopy. The fabricated gold nanoparticles are spherical and quasi-spherical nanoparticles that confirm the formation of gold nanoparticles by observing the plasmon resonance peak at 517 nm. Active SERS substrates have been coated with nanoparticles, which improve the Raman signal. The enhancement of the Raman signal is due to the resonance of the surface plasmons of the nanoparticles. Active SERS substrates, gold nanoparticles deposited on a glass substrate, were fabricated for the detection of BPA; a detection limit of 10-9 M and a relative standard deviation (RSD) equal to 4.17% were obtained for ten repeated measurements in the concentration of 10-9 M. Hence, the Raman results indicate that the active SERS substrates, gold nanoparticles for the detection of BPA along with the developed methods, show promising results for SERS-based studies and can lead to the development of microsensors. In Raman spectroscopy, SERS active substrate coated with gold nanoparticles are of interest, which is larger than gold particles due to the resonance of the surface plasmons of gold nanoparticles and the scattering of light from gold particles since the Raman signal amplifies the molecular vibrations of BPA. By decreasing the concentration of BPA deposited on the active SERS substrates, the Raman signal is also weakened due to the reduction of molecular vibrations. By increasing the surface roughness of the active SERS substrates, the Raman signal can be enhanced due to increased light scattering from rough centers, which are the same as the larger particles created throughout the deposition by the spin-coat method, and as a result, they enhance the signal by increasing the scattering of light. Then, the molecular vibrations of BPA were identified in some consumer goods by SERS substrates as plasmonic sensors and Raman spectroscopy.
Farghaly, Ahmed Abdelraheem;Kontoni, Denise-Penelope N.
Geomechanics and Engineering
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v.16
no.4
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pp.341-353
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2018
A reinforced concrete pedestrian tunnel is constructed under a four-track surface railway. Heavy rainfall and soil exposure to drying lead to soil with different water content throughout the year. A railway is an open utility that is subject to rainfall without control on the quantity of the water on it and when there is a tunnel under a railway, the water content of the soil around the tunnel is very influential. This research shows the effects of change of water content in the soil around a pedestrian tunnel under a four-track surface railway. The pedestrian tunnel and the soil block around the tunnel are modeled in 3D by the FEM and are studied under the vibrations induced by the moving trains on the four-track surface railway for different soil water contents and the effects of the soil water content on the dynamic behavior of the tunnel and the surrounding soil are demonstrated.
The flexural vibration of laminated composite beams with an electro-rheological(ER) fluid has been investigated to design a structure with maximum possible damping capacity. The equations of motion are derived for flexural vibrations of symmetrical, mu1ti-layer laminated beams. The damping radio and modal damping of the first bending mode are calculated by means of iterative complex eigensolution method. Finite element method is used for the analysis of dynamic characteristics of the laminated composite beams with an ER fluid. For the validation of modeling methodology using viscoelastic theory the predicted dynamic properties are compared to the measured ones by author's previous work. They are in good agreement. This paper addresses a design strategy of laminated composite under flexural vibrations with an ER fluid.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.11b
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pp.187-189
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2002
This paper presents property of the squeeze mode type mount using Magneto-Rheological fluid(MR fluid). The mount can isolate multi-directional vibrations, and also effectively reduce the vibrations in a wide range of disturbance frequencies by controlling the applied magnetic field. The shape of the mount is the same that of squeeze film damper. In the present work, the performance of this mount was experimentally investigated according to changing the magnetic field strength.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.11b
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pp.12-16
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2002
Dynamic characteristics of smart laminated composite plates with passive constrained layer damping have been investigated to design structure with maximum possible damping capacity. The equations of motion are derived for flexural vibrations of symmetrical, multi-layer laminated plates. The damping ratio and modal damping of the first bending and torsional modes are calculated by means of iterative complex eigensolution method. The structural damping index(SDI) is introduced to determine the optimum placement of viscoelastic patch. This paper addresses a design strategy of laminated composite plate under vibrations.
In this paper new implicit time integration called N-IHOA is presented for dynamic analysis of high damping systems. Here, current displacement and velocity are assumed to be functions of the velocities and accelerations of several previous time steps, respectively. This definition causes that only one set of weighted factors is calculated from the Taylor series expansion which leads to a simple approach and reduce the computational efforts. Moreover a comprehensive study on stability of the proposed method i.e., N-IHOA compared with IHOA integration which is performed based on amplification matrices proves the ability of the N-IHOA in high damping vibrations such as control systems. Also, wide range of numerical examples which contains single/multi degrees of freedom, damped/un-damped, free/forced vibrations from finite element/finite difference demonstrate that the accuracy and efficiency of the proposed time integration is more than the common approaches such as the IHOA, the Wilson-${\theta}$ and the Newmark-${\beta}$.
This paper presents a method, Exposure Controlled Temporal Filtering (ECF), applied to visual motion tracking, that can cancel the temporal aliasing of periodic vibrations of cameras and fluctuations in illumination through the control of exposure time. We first present a theoretical analysis of the exposure induced image time integration process and how it samples sensor impingent light that is periodically fluctuating. Based on this analysis we develop a simple method to cancel high frequency vibrations that are temporally aliased onto sampled image sequences and thus to subsequent motion tracking measurements. Simulations and experiments using the 'Center of Gravity' and Normalized Cross-Correlation motion tracking methods were performed on a microscopic motion tracking system to validate the analytical predictions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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