Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.12
no.4
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pp.1495-1501
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2011
Fatigue life and vibration can be analyzed at automotive propeller shaft during driving in this study. The york part is shown with the maximum equivalent stress and displacement of $1.3177{\times}10^3$Pa and $3.6148{\times}10^{-4}$m. The possible life in use in case of 'SAE bracket' is the shortest among the fatigue loading lives of 'SAE bracket', 'SAE transmission' and Sample history. There are the most frequency as 80% in case of 'SAE bracket and the least frequency as 5% in case of Sample history'. Maximum amplitude displacement is 0.00261m at 58 Hz at forced vibration. As the result of this study is applied by the propeller shaf, the prevention on fatigue damage and the durability are predicted.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.3
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pp.21-28
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2022
The TMD has a simple structure than other vibration control devices and shows excellent control performance for the simple harmonic vibration generated in the structure. However, the vibration control range is narrower than other control devices, making it vulnerable to vibration cycles caused by unexpected external loads. The ETMD developed in this study consisted of Mass with electromagnets. Therefore when supplying a current, the magnetic field is formed to increase the friction force with the friction plate, thereby instantaneously controlling the behavior of the Mass. The experiment was conducted to compare the control performance of the control device by installing the ETMD developed for control performance evaluation in the center of the model simple beam bridge to forced excitation at 3.02 Hz where the maximum bending displacement occurs. As a result of the experiment, ETMD exhibited excellent control performance with a maximum bending displacement attenuation rate of 57.51%.
In this work, a new approach is developed for dynamic analysis of a composite beam with an interply crack, based on finite element solution of partial differential equations with the use of the COMSOL Multiphysics package, allowing for fast and simple change of geometric characteristics of the delaminated area. The use of COMSOL Multiphysics package facilitates automatic mesh generation, which is needed if the problem has to be solved many times with different crack lengths. In the model, a physically impossible interpenetration of the crack faces is prevented by imposing a special constraint, leading to taking account of a force of contact interaction of the crack faces and to nonlinearity of the formulated boundary value problem. The model is based on the first order shear deformation theory, i.e., the longitudinal displacement is assumed to vary linearly through the beam's thickness. The shear deformation and rotary inertia terms are included into the formulation, to achieve better accuracy. Nonlinear partial differential equations of motion with boundary conditions are developed and written in the format acceptable by the COMSOL Multiphysics package. An example problem of a clamped-free beam with a piezoelectric actuator is considered, and its finite element solution is obtained. A noticeable difference of forced vibrations of the delaminated and undelaminated beams due to the contact interaction of the crack's faces is predicted by the developed model.
In this paper, a simplified model is studied to predict analytically the vibration from the helical gear system due to an axial excitation of helical gears. The simplified model describes gear, shaft, bearing, and housing. In order to obtain the axial force of helical gears, the mesh stiffness is calculated in the load deflection relation. The axial force is obtained from the solution of the equation of motion, using the mesh stiffness. It is used as a longitudinal excitation of the shaft, which in turn drives the gear housing through the bearing. In this study, the shaft is modeled as a rod, while the bearing is modeled as a parallel spring and damper only supporting longitudinal forces. The gear housing is modeled as a clamped circular plate with viscous damping. For the modeling of this system, transfer matrices for the rod and bearing are used, using a spectral method with four pole parameters. The model is validated by finite element analysis. Using the model, parameter studies are carried out. As a result, the linearized dynamic shaft force due to the gear excitation in the frequency domain was proposed. Out-of-plan displacement from the forced vibrating circular plate and the renewed mode normalization constant of the circular plate were also proposed. In order to control the axial vibration of the helical gear system, the plate was more important than the shaft and the bearing. Finally, the effect of the dominant design parameters for the gear system can be investigated by this model.
Shad, Hossein;Adnan, Azlan bin;Vafaei, Mohammadreza;Behbahani, Hamid Pesaran;Oladimeji, Abdulkareem M.
Smart Structures and Systems
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v.21
no.1
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pp.37-51
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2018
Tuned Liquid Dampers (TLDs) have gained wide acceptance as a system for structural control and energy dissipation. However, they face limitation caused by low damping in deep water, which affects their efficiency. Another problem with deep water TLDs is that not all water depth participates in energy dissipation. This paper investigated the effect of upper mounted baffles on the effectiveness of TLDs. The Vertical Blockage Ratio (VBR) of baffles ranged from 10% - 90%. The TLD (with and without baffle), structure, and combined structure with TLD (with and without baffles) were subjected to free and harmonic forced vibrations. Results indicated that baffles could significantly enhance the energy dissipation of TLDs, thus reducing structural responses more than structures equipped with ordinary TLDs. It was found that, there was an optimum value of VBR in which the TLD's efficiency was maximized. When TLD had an appropriate VBR, the structural acceleration and displacement responses were suppressed significantly up to 51% and 56%, respectively.
The use of shape memory alloys (SMAs) in dynamical systems has an increasing importance in engineering especially due to their capacity to provide vibration reductions. In this regard, experimental tests are essential in order to show all potentialities of this kind of systems. In this work, SMA springs are incorporated in a dynamical system that consists of a one degree of freedom oscillator connected to a linear spring and a mass, which is also connected to the SMA spring. Two types of springs are investigated defining two distinct systems: a pseudoelastic and a shape memory system. The characterisation of the springs is evaluated by considering differential calorimetry scanning tests and also force-displacement tests at different temperatures. Free and forced vibration experiments are made in order to investigate the dynamical behaviour of the systems. For both systems, it is observed the capability of changing the equilibrium position due to phase transformations leading to hysteretic behaviour, or due to temperature changes which also induce phase transformations and therefore, change in stiffness. Both situations are investigated by promoting temperature changes and also pre-tension of the springs. This article shows several experimental tests that allow one to obtain a general comprehension of the dynamical behaviour of SMA systems. Results show the general thermo-mechanical behaviour of SMA dynamical systems and the obtained conclusions can be applied in distinct situations as in rotor-bearing systems.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.36
no.11
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pp.1049-1055
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2008
Modern multidisciplinary computational fluid dynamics often incorporates moving boundaries, as would be required in the applications such as design optimization, aeroelasticity, or forced boundary motion. It is challenging to develop robust, efficient grid deformation algorithms when large displacement of the moving boundaries is required. In this paper, a volume grid deformation code is developed based on the finite macro-element and the transfinite Interpolation, and then interfaces to a structured multi-block Navier-Stokes in-house code. As demonstrated by an airfoil with pitching motion, the hysteresis loops of lift, drag and moment coefficients of the developed method are shown to be in good agreement with those of experimental data.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.32
no.5
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pp.483-490
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2015
This paper presents a proof-of-concept of a wheel-based magnetostrictive energy harvester (EH), which is a vibration-based EH. Coil-wound Galfenol cantilevers with two permanent magnets (PMs) act EH, while rotating wheels provide a forced vibration to EH. Four different cantilevers are designed and simulated for various end deflection. As expected from the simulation, the cantilever end deflection with triple cavity is the most. Three experiments are conducted to characterize the EH: the first with a magnetostrictive actuator, the second with a motor-driven wheel, and the third with the dummy weights. From the first experiment, the power reaches about 50 mV due to the relatively small displacement of the magnetostrictive actuator. From the second experiment, the power reaches about 120 mW. The power from the Galfenol cantilever is estimated to be about 60% of the total power from the wheel-based magnetostrictive EH.
This paper presents the non-destructive evaluation of a high-speed railway bridge using train-induced strain responses. Based on the train-track-bridge interaction analysis, the strain responses of a high-speed railway bridge under moving trains with different operation status could be calculated. The train induced strain responses could be divided into two parts: the force vibration stage and the free vibration stage. The strain-displacement relationship is analysed and used for deriving critical displacements from theoretical stain measurements at a forced vibration stage. The derived displacements would be suitable for the condition assessment of the bridge through design specifications defined indexes and would show certain limits to the practical application. Thus, the damage identification of high-speed railways, such as the stiffness degradation location, needs to be done by comparing the measured strain response under moving trains in different states because the vehicle types of high-speed railway are relatively clear and definite. The monitored strain responses at the free vibration stage, after trains pass through the bridge, would be used for identifying the strain modes. The relationship between and the degradation degree and the strain mode shapes shows certain rules for the widely used simply supported beam bridges. The numerical simulation proves simple and effective for the proposed method to locate and quantify the stiffness degradation.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.14
no.2
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pp.129-136
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2009
Generally, curved surfaces of ship hull are deformed by flame bending (line heating), multi-press forming, and die-less forming method. The forming methods generate the required in-plane/bending strain or displacement on the flat plate to make the curved surface. Multi-press forming imposes the forced displacements on the flat plate by controlling the position of each pressing points based upon the shape difference between the unfolded flat plate and the curved object shape. The flat plate has been obtained from the unfolding system that is independent of the ship CAD. Apparently, the curved surface and the unfolded-flat surface are expressed by different coordinate systems. Therefore, one of the issues is to find a registration of the unfolded surface and the curved shape for the purpose of minimum amount of forming works by comparing the two surfaces. This paper presents an efficient algorithm to get an optimized registration of two different surfaces in the multi-press forming of ship hull plate forming. The algorithm is based upon the ICP (Iterative Closest Point) algorithm. The algorithm consists of two iterative procedures including a transformation matrix and the closest points to minimize the distance between the unfolded surface and curved surfaces. Thereby the algorithm allows the minimized forming works in ship-hull forming.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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