Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.10
no.2
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pp.183-187
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1986
An experimental method to give a tangential follower force to a cantilever beam having a concentrated tip mass by the magnetic force of the electromagnet has been described. The dynamic behaviour of the beam under this nonconservative load has been analysed by experimentally as well as by theoretically. The theoretical and experimental results on the natural frequencies and the critical force of the systems are in good agreement with each other.
This paper presents the vibration control of a flexible intelligent beam with added mass. The materials which is a glass fiber reinforced(GFR) thermoplastic composite is employed to achieve vibration characteristics according to added mass induced end of composite beam. In the experiments of forced vibration control, the -controller are employed to achieve vibration suppression in forced vibration situations. Also, in the controller design, 1st and 2nd´s natural frequencies are considered in the modeling, because robust control theory which has robustness to structured uncertainty is adopted to suppress the vibration. By designing a controller using mu-synthesis, robust performance against measurement noise, various modeling.
The current paper presents a technique to detect crack in non-uniform cantilever-type pipe beams, that have step changes in the properties of their cross sections, restrained by a translational and rotational spring with a tip mass at the free end. An equation for estimating the natural frequencies for the non-uniform beams is derived using the boundary and continuity conditions, and an equivalent bending stiffness for cracked beam is applied to calculate the natural frequencies of the cracked beam. An experimental study for a step-changed non-uniform cantilever-type pipe beam restrained by bolts with a tip mass is carried out to verify the proposed method. The translational and rotational spring constants are updated using the neural network technique to the results of the experiment for intact case in order to establish a baseline model for the subsequent crack detection. Then, several numerical simulations for the specimen are carried out using the derived equation for estimating the natural frequencies of the cracked beam to construct a set of training patterns of a neural network. The crack locations and sizes are identified using the trained neural network for the 5 damage cases. It is found that the crack locations and sizes are reasonably well estimated from a practical point of view. And it is considered that the usefulness of the proposed method for structural health monitoring of the step-changed non-uniform cantilever-type pipe beam-like structures elastically restrained in the ground and have a tip mass at the free end could be verified.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.05a
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pp.282-287
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2004
Noise and vibrations in the pipe systems may be arisen from pumps. compressors, etc. The source mechanism is classified with the mechanical and hydraulic. Mechanical vibrations may be excited by the unbalance in rotating machinery. Hydraulic source may be generated in the turbulent flow. The vibro-acoustic behaviour of flexible, fluid-filled pipe system is a very complex and determined by two parameters: the frequency and the mass ratio of fluid and pipe wall. As the frequency increases, the mode number in the pipe increases. The mass ratio is close to one, the structure and the fluid are strongly coupled. In ease the diameter is very small to the length of pipe, the behaviour of pipe is same as a beam. The finite element formulation when the fluid and the structure are coupled is derived by using beam element. The Numerical results are compared with the package (Sysnoise) which is using the shell element.
Rezaiee-Pajand, Mohammad;Sani, Ahmad Aftabi;Hozhabrossadati, Seyed Mojtaba
Smart Structures and Systems
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v.21
no.3
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pp.349-358
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2018
This paper investigates the free vibration analysis of double-beam system coupled by a two-degree-of-freedom mass-spring system. In order to generalize the model, the main beams are assumed to be elastically restrained against translation and rotation at one end and free at the other. Furthermore, the mass-spring system is elastically connected to the beams at adjustable positions by means of four translational and rotational springs. The governing differential equations of the beams and the mass-spring system are derived and analytically solved by using the Fourier transform method. Moreover, as a second way, a finite element solution is derived. The frequency parameters and mode shapes of some diverse cases are obtained using both methods. Comparison of obtained results by two methods shows the accuracy of both solutions. The influence of system parameters on the free vibration response of the studied mechanical system is examined.
On behalf of the existing semiconductor process, the electronic devices to low-cost mass production to mass print the way, the research for development of roll-to-roll printing process is actively underway. This study was performed in about the research on the manufacturing technology of the printing roll used in the printing process of electronic devices. The indirect laser imprinting technology was used to create printable roll, and after coating copper on the surface of steel and thereon after coating polymer, after removing the polymer on the surface of roll, the printable roll was made. The laser system and roll feeder system were constructed and control program was developed. We has found the optimal conditions to perform laser patterning experiments using a system developed and We can make the minimum line width of 18 ${\mu}m$.
This study is concerned with the establishment of the characteristic equation of a combined system consisting of a cantilever beam with a tip mass and an in-span visco-elastic helical spring-mass, considering the mass of the helical spring. After obtaining the "exact" characteristic equation of the combined system, by making use of a boundary value problem formulation, the characteristic equation is established via a transfer matrix method, as well. Further, the characteristic equation of a reduced system is obtained as a special case. Then, the characteristic equations are numerically solved for various combinations of the physical parameters. Further, comparison of the results with the massless spring case and the case in which the spring mass is partially considered, reveals the fact that neglecting or considering the mass of the spring partially can cause considerable errors for some combinations of the physical parameters of the system.
This article presents a comprehensive model to investigate a free vibration and resonance frequencies of nanostructure perforated beam element as nano-resonator. Nano-scale size dependency of regular square perforated beam is considered by using nonlocal differential form of Eringen constitutive equation. Equivalent mass, inertia, bending and shear rigidities of perforated beam structure are developed. Kinematic displacement assumptions of both Timoshenko and Euler-Bernoulli are assumed to consider thick and thin beams, respectively. So, this model considers the effect of shear on natural frequencies of perforated nanobeams. Equations of motion for local and nonlocal elastic beam are derived. After that, analytical solutions of frequency equations are deduced as function of nonlocal and perforation parameters. The proposed model is validated and verified with previous works. Parametric studies are performed to illustrate the influence of a long-range atomic interaction, hole perforation size, number of rows of holes and boundary conditions on fundamental frequencies of perforated nanobeams. The proposed model is supportive in designing and production of nanobeam resonator used in nanoelectromechanical systems NEMS.
The dynamic stiffness matrix is formulated for an axially loaded slender double-beam element in which both beams are homogeneous, prismatic and of the same length by directly solving the governing differential equations of motion of the double-beam element. The Bernoulli-Euler beam theory is used to define the dynamic behaviors of the beams and the effects of the mass of springs and axial force are taken into account in the formulation. The dynamic stiffness method is used for calculation of the exact natural frequencies and mode shapes of the double-beam systems. Numerical results are given for a particular example of axially loaded double-beam system under a variety of boundary conditions, and the exact numerical solutions are shown for the natural frequencies and normal mode shapes. The effects of the axial force and boundary conditions are extensively discussed.
Kim, Byeongil;Washington, Gregory N.;Yoon, Hwan-Sik
Smart Structures and Systems
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v.11
no.6
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pp.623-635
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2013
This paper investigates application of a control algorithm called model predictive sliding mode control (MPSMC) to active vibration suppression of a cantilevered aluminum beam. MPSMC is a relatively new control algorithm where model predictive control is employed to enhance sliding mode control by enforcing the system to reach the sliding surface in an optimal manner. In previous studies, it was shown that MPSMC can be applied to reduce hysteretic effects of piezoelectric actuators in dynamic displacement tracking applications. In the current study, a cantilevered beam with unknown mass distribution is selected as an experimental test bed in order to verify the robustness of MPSMC in active vibration control applications. Experimental results show that MPSMC can reduce vibration of an aluminum cantilevered beam at least by 29% regardless of modified mass distribution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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