In this paper, a Cloud Model based Fruit Fly Optimization Algorithm (CMFOA) is presented for structural damage identification, which is a global optimization algorithm inspired by the foraging behavior of fruit fly swarm. It is assumed that damage only leads to the decrease in elementary stiffness. The differences on time-domain structural acceleration data are used to construct the objective function, which transforms the damaged identification problem of a structure into an optimization problem. The effectiveness, efficiency and accuracy of the CMFOA are demonstrated by two different numerical simulation structures, including a simply supported beam and a cantilevered plate. Numerical results show that the CMFOA has a better capacity for structural damage identification than the basic Fruit Fly Optimization Algorithm (FOA) and the CMFOA is not sensitive to measurement noise.
This paper presents the construction of consistent coefficient matrix elements for jointed structures using the reduction of flexibility and mass matrices. The reduced flexibility coefficient matrix hat little structural complexity than Guyan's stiffness matrix reduction since the only element of the original matrix, corresponding to the selected nodal degrees of freedom, contributes. The proposed method was applied to building equivalent coefficient matrices for a clamp jointed structure in finite element modal analysis of a cantilevered beam. The theoretical analysis results were compared with those experimental modal analysis, Comparison of both shows good agreement each other.
A theoretical formulation for the analysis of free vibration of clamped-free cylindrical shells with plates attached at arbitrary axial position(s) was completed and it was programed to get the numerical results which yield natural frequencies and mode shape of the combined system of the plate and the shells. The frequencies and mode shapes from theoretical calculation were compared with those of commercial finite element code, ANSYS. In order to validate the theory, modal test was also performed by impact test and FFT analysis. The results shows good agreement with those of ANSYS and test results in frequencies and mode shapes. The method developed herein is likely to be used for the analysis of the free vibration of the clamped-free circular cylindrical shells with any kinds of lids such as hollow circular plates, conical shells, spherical shells, or semi-spherical shells.
Slit shear walls an reinforced concrete shear wall structures with purposely built-in vertical slits. If the slits are inserted with visco-elastic damping materials, the shear walls will become viscoelastic sandwich beams. When adequately designed, this kind of structures can be quite effective in resisting earthquake loads. Herein, a simple analysis method is developed for the evaluation of the stochastic responses of visco-elastic slit shear walls. In the proposed method, the stiffness and mass matrices are derived by using Rayleigh-Ritz method, and the responses of the structures are calculated by means of complex modal analysis. Apart from slit shear walls, this analysis method is also applicable to coupled shear walls and cantilevered sandwich beams. Numerical examples are presented and the results clearly show that the seismic responses of shear wall structures can be substantially reduced by incorporating vertical slits into the walls and inserting visco-elastic damping materials into the slits.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1997.10a
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pp.160-165
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1997
Structural boundary condition is very important as a part of a structural system because it determines the dynamic characteristics of the structure. It is often to experience that experimental measurements of structural dynamic characteristics are somewhat different from the analytical predictions in which idealized boundary conditions are usually assumed. However, real structural boundary conditions are not so ideal; not perfectly clamped, for instance. Thus this paper introduces a new method to determine the non-ideal structural boundary conditions in the frequency domain. In this method, structural boundary conditions are modeled by both extensional (vertical) and torsional elastic springs. The effective springs are then determined from experimental FRFs (frequency response functions) by using the spectral element method (SEM). For a cantilevered beam experiments are conducted to determine the real boundary conditions in terms of effective springs. Dynamic characteristics (analytically predicted) based on identified boundary conditions are found to be much closer to experimental measurements when compared with those based on ideal boundary conditions.
A novel laminated-hybrid-composite-beam (LHCB) of glass-epoxy infused with flyash and graphene is constructed for this study. The conventional mixture-rule and constitutive-relationship are modified to incorporate filler and lamina orientation. Eringen's non-local-theory is used to include the filler effect. Hamilton's principle based on fifth-order-layer-wise-shear-deformation-theory is applied to formulate the equation of motion. The analogous shear-spring-models for LHCB with multiple-cracks are employed in finite-element-analysis (FEA). Modal-experimentations are conducted (B&K-analyser) and the findings are compared with theoretical and FEA results. In terms of dimensionless relative-natural-frequencies (RNF), the dynamic-response in cantilevered support is investigated for various relative-crack-severities (RCSs) and relative-crack-positions (RCPs). The increase of RCS increases local-flexibility in LHCB thus reductions in RNFs are observed. RCP is found to play an important role, cracks present near the end-support cause an abrupt drop in RNFs. Further, multiple cracks are observed to enhance the nonlinearity of LHCB strength. Introduction of the first to third crack in an intact LHCB results drop of RNFs by 8%, 10%, and 11.5% correspondingly. Also, it is demonstrated that the RNF varies because of the lamina-orientation, and filler addition. For 0° lamina-orientation the RNF is maximum. Similarly, it is studied that the addition of graphene reduces weight and increases the stiffness of LHCB in contrast to the addition of flyash. Additionally, the response of LHCB to moving mass is accessed by appropriately modifying the numerical programs, and it is noted that the successive introduction of the first to ninth crack results in an approximately 40% to 120% increase in the dynamic-amplitude-ratio.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.22
no.1
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pp.80-89
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1998
The measuring method of structural strain by a 3*3 passive-demodulated fiber optic interferometric sensor was developed to implement the real-time monitoring of structural status. A 3*3 fiber optic Michelson interferometric sensor was constructed to sense the value and the direction of structural strain. This sensor was applied on the cantilevered aluminum beam to experiment the sensing of the structural deformation. The digital signal processing was programmed by LabVIEW to determine the structural strain from the fiber optic signals. This program was verified by various simulated fiber optic signals. Finally, the structural was well determined by this developed program from real fiber optic signals.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.35
no.1
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pp.40-45
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2007
Modal analysis or modal test is a routine process to get the modal parameters of a dynamic system. The modal parameters include the natural frequencies, damping ratios and mode shapes. This paper presents a method that can derive the equations of motion for a dynamic system from the modal parameters obtained by the modal analysis or modal test. The present method based on the relation between the eigenvalues and eigenvectors of the state space equation derives the mass, damping and stiffness matrices of the system. The numerical verifications for the simple mass-spring-damper system and the cantilevered beam prove the efficiency and accuracy of the present method.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.1
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pp.42-47
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2021
Recently, many structures using lightweight materials have been developed. This study was conducted by using Al6061-T6 and carbon fiber reinforced plastic (CFRP), two common lightweight materials. In addition, the failure characteristics of an interface bonded between a single material and a heterogeneous bonding material were analyzed. The specimens bonded with CFRP and Al6061-T6 were utilized by the combination of the heterogeneous bonding material. The specimens had a double cantilevered shape and the bonding between the materials was achieved by applying a structural adhesive. The experiments were conducted in opening mode: the lower part of the samples was fixed, while their upper part was subjected to a forced displacement of 3 mm/min by using a tensile tester. Under the tested amount of strength, energy release rate, and considering the specimens' fracture characteristics in opening mode, the specimen "CFRP-Al" presented the maximum stress, followed by "Al" and "CFRP". We can hence conclude that the inhomogeneous material "CFRP-Al" is useful for the construction of lightweight structures bonded with structural adhesive.
Rahgozar, Reza;Ahmadi, Ali Reza;Hosseini, Omid;Malekinejad, Mohsen
Structural Engineering and Mechanics
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v.40
no.1
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pp.65-84
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2011
In this paper a simple mathematical model for approximate static analysis of combined system of framed tube, shear core and two outrigger-belt truss structures subjected to lateral loads is presented. In the proposed methodology, framed tube is modeled as a cantilevered beam with a box section and interaction between shear core and outrigger-belt truss system with framed tube is modeled using torsional springs placed at location of outrigger-belt truss; these torsional springs act in a direction opposite to rotation generated by lateral loads. The effect of shear lag on axial deformation in flange is quadratic and in web it is a cubic function of geometry. Here the total energy of the combined system is minimized with respect to lateral deflection and rotation in plane section. Solution of the resulting equilibrium equations yields the unknown coefficients of shear lag along with the stress and displacement distributions. The results of a numerical example, 50 storey building subjected to three different types of lateral loading obtained from SAP2000 are compared to those of the proposed method and the differences are found to be reasonable. The proposed method can be used during the preliminary design stages of a tall building and can provide a better understanding of the effects of various parameters on the overall structural behavior.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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