An improved method is presented to estimate the axial force of a bar member with vibrational measurements based on modified Timoshenko beam theory. Bending stiffness effects, rotational inertia, shear deformation, rotational inertia caused by shear deformation are all taken into account. Axial forces are estimated with certain natural frequency and corresponding mode shape, which are acquired from dynamic tests with five accelerometers. In the paper, modified Timoshenko beam theory is first presented with the inclusion of axial force and rotational inertia effects. Consistent mass and stiffness matrices for the modified Timoshenko beam theory are derived and then used in finite element simulations to investigate force identification accuracy under different boundary conditions and the influence of critical axial force ratio. The deformation coefficient which accounts for rotational inertia effects of the shearing deformation is discussed, and the relationship between the changing wave speed and the frequency is comprehensively examined to improve accuracy of the deformation coefficient. Finally, dynamic tests are conducted in our laboratory to identify progressive axial forces of a steel plate and a truss structure respectively. And the axial forces identified by the proposed method are in good agreement with the forces measured by FBG sensors and strain gauges. A significant advantage of this axial force identification method is that no assumption on boundary conditions is needed and excellent force identification accuracy can be achieved.
A composite element method (CEM) is presented to analyze the free and forced vibrations of a cracked Euler-Bernoulli beam with axial force. The cracks are introduced by using Christides and Barr crack model with an adjustment on one crack parameter. The effects of the cracks and axial force on the reduction of natural frequencies and the dynamic responses of the beam are investigated. The time response sensitivities with respect to the crack parameters (i.e., crack location, crack depth) and the axial force are calculated. The natural frequencies obtained from the proposed method are compared with the analytical results in the literature, and good agreement is found. This study shows that the cracks in the beam may have significant effects on the dynamic responses of the beam. In the inverse problem, a response sensitivity-based model updating method is proposed to identify both a single crack and multiple cracks from measured dynamic responses. The cracks can be identified successfully even using simulated noisy acceleration responses.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
/
v.30
no.2A
/
pp.103-111
/
2010
A feasibility study for nondestructively estimating prestress force of a grouted tendon using axial vibrations has been investigated. Total eight prestressed concrete beams with different stress levels have been specially designed and constructed for this investigation. The various axial vibration tests have been conducted in order to extract the dynamic characteristics of the prestressed concrete beams. It turns out that the axial frequency, elastic wave velocity and elastic modulus are nonlinearly increased as the prestress force level increases. It seems that the axial vibration characteristics of the existing grouted tendons are a feasible indicator for the identification of their tensile force.
Nondestructive testing methods are required to assess the condition of civil structures and formulate their maintenance programs. Axial force identification is required for several structural members of truss bridges, pipe racks, and space roof trusses. An accurate evaluation of in situ axial forces supports the safety assessment of the entire truss. A considerable redistribution of internal forces may indicate structural damage. In this paper, a novel compressive force identification method for prismatic members implemented using static deflections is applied to steel beams. The procedure uses the Euler-Bernoulli beam model and estimates the compressive load by using the measured displacement along the beam's length. Knowledge of flexural rigidity of the member under investigation is required. In this study, the deflected shape of a compressed steel beam is subjected to an additional vertical load that was short-term measured in several laboratory tests by using fiber Bragg grating-differential settlement measurement (FBG-DSM) sensors at specific cross sections along the beam's length. The accuracy of midspan deflections offered by the FBG-DSM sensors provided excellent force estimations. Compressive load detection accuracy can be improved if substantial second-order effects are induced in the tests. In conclusion, the proposed method can be successfully applied to steel beams with low slenderness under real conditions.
This paper describes a new test rig for identification of rotordynamic force coefficients of squeeze film dampers (SFDs) in automotive turbochargers (TCs). Prior studies have mainly concentrated on relatively large-sized SFDs used in aircraft engines, turbocompressors, and turbopumps. The main objective of the current study is to propose a test rig for identification of dynamic force coefficients of small-sized SFDs (a journal diameter of ~11 mm). The current test rig consists of a journal, a SFD cartridge, four support rods, an upper structure, a data acquisition (DAQ) system, and an oil circulation unit. The annular gaps between the journal outer surface and SFD cartridge inner surface create SFD film lands. The damper has two parallel film lands separated by a central groove, having an axial length and depth of 3 mm. Each film land has a length of 4 mm with a $40{\mu}m$ radial clearance. The static load and dynamic impact tests identify the structural characteristics (i.e., stiffness and natural frequency) of the journal and assembled test rig. The measurements show good agreement with predictions. The SFD performance data from this test rig will be used to develop innovative TC rotor systems with improved NVH and reliability characteristics incorporating advanced SFD technology.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
/
v.9
no.4
/
pp.91-98
/
2000
In this paper , presented is a method of on-line estimation of the radial immersion ratio and cutting force ratio using cutting force. When a tooth finishes sweeping, sudden drop of cutting forces occurs. These force drops are equal to the cutting forces that act on a single tooth at the swept angle of cut and can be obtained from cutting force signals in feed and crossfeed directions. The ratio of cutting forces in feed and cross-feed directions acting on the single tooth at the swept angle of cut is a function of the swept angle of cut and the ratio of radial to tangential cutting force. In the research, it is found that the ratio of radial to tangential cutting force is not affected by cutting conditions and axial rake angle. Therefore, the ratio of radial to tangential cutting force determined by just one preliminary experiment can be used regardless of the cutting conditions. Using the measured cutting forces, the radial immersion ratio is estimated along with the cutting force ratio at that immersion angle. Various experiments show that the radial immersion ratio and instantaneous ratio of the radial to tangential direction cutting force can be estimated by the proposed method very well.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
/
v.15
no.2
/
pp.114-123
/
1998
In the end milling process, the information of the surface errors plays an important role in adaptive control systems for precision machining. As the measuring accuracy of the surface errors directly matches the control's, it is an important factor for evaluating the performance of the system. In order to obtain the surface errors, the prediction using the cutting force, torque, motor power etc. is frequently practiced owing to the easiness in measurement. In the implementation of the prediction, the information on the cutting depths make it concrete and precise. Actually the axial depth of cut limits the range of the calculation. In general, it is not easy to know the cutting depths due to irregular shape of workpieces, inaccurate positioning of them on the table of machine tool, and machining error in the previous cutting. In addition to, even if cutting depths are informed, it is difficult to match the individual position of the cutter on the varying shape of the work material. This work suggests an algorithm estimating the cutting depths based on cutting force and makes it precise to predict the surface error. The proposed algorithm can be applied in more extensive cutting situations, such as presence of the tool wear, change of the work material hardness, etc.
This study investigates the problem of crack detection in post-buckled beam-type structures. The beam under the axial compressive force has a crack, assumed to be open and through the width. The crack, which is modeled by a massless rotational spring, divides the beam into two segments. The crack detection is considered as an optimization problem, and the weighted sum of the squared errors between the measured and computed natural frequencies is minimized by the bees algorithm. To find the natural frequencies, the governing nonlinear equations of motion for the post-buckled state are first derived. The solution of the nonlinear differential equations of the two segments consists of static and dynamic parts. The differential quadrature method along with an arc length strategy is used to solve the static part, while the same method is utilized for the solution of the linearized dynamic part and the extraction of the natural frequencies of the cracked beam. The investigation includes several numerical as well as experimental case studies on the post-buckled simply supported and clamped-clamped beams having open cracks. The results show that several parameters such as the amount of applied compressive force and boundary conditions influences the outcome of the crack detection scheme. The identification results also show that the crack position and depth can be predicted well by the presented method.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
/
2006.04a
/
pp.786-793
/
2006
For the purpose of developing a vibration-based tension force evaluation procedure for hangers in suspension bridges, a 3D finite element model of hangers is constructed in this paper. With the developed finite element formulation, a frequency-based sensitivity-updating algorithm is applied to identify the target cable system the proposed method is also able to identify the flexural rigidity. the axial rigidity, and the torsion rigidity of a cable. For a field application, a vibration test on hangers of the Yong Jong Grand Suspension Bridge is carried out and the collected data is used to verify the proposed method.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
/
v.57
no.3
/
pp.160-167
/
2020
A two-stroke diesel engine and a propeller normally adopted in large merchant ships are regarded as major ship vibration sources. They are directly connected and generate various excitation components proportional to the rotating speed of diesel engine. Among the components, the magnitude of two excitation components with the same frequency generated by both engine and propeller can be compensated by the adjustment of their phase difference. It can be done by the optimization of propeller assembly angle but requires a number of burdensome trials to find the optimal angle. In this paper, the efficient estimation method to determine optimal propeller assembly angle is proposed. Its application requires the axial vibration measurement in sea trial and the numerical vibration analysis for propulsion shafting which can be substituted by additional vibration measurement after one-trial modification of propeller assembly angle. In order to verify the validity of the proposed method, the phase difference between two fifth order excitation components generated by both diesel engine and propeller of a real ship is calculated by the finite element analysis and its result is indirectly validated by the comparison of axial vibration responses at intermediate shaft obtained by the numerical analysis and the measurement in sea trial. Finally, it is numerically confirmed that axial vibration response at intermediate shaft at a resonant speed can be decreased more than 87 % if the optimal propeller assembly angle determined by the proposed method is applied.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.