Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.35
no.3
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pp.218-224
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2007
Although piezoelectric materials such as PZT have been widely used as actuators in the field of active vibration suppression, the use of bare PZT as an actuator may cause some drawbacks such as critical breaks in the installation process, short circuits in the host material and low fatigue performance. The LIPCA-C2 (lightweight piezocomposite actuator) was developed to alleviate these problems. We implemented the LIPCA as an actuator to suppress the vibration of an aluminum cantilever beam with a tip mass. In our test, we used positive position feedback control algorithm. The filter frequency for this type of feedback should be tuned to the natural frequency of the target mode. The first three experimental natural frequencies of the aluminum cantilever beam agree well with the results of finite element analysis. The effectiveness of using the LIPCA as an actuator in active vibration suppression was investigated with respect to the time and frequency domains, and the experimental results show that LIPCAs with PPF control can significantly reduce the amplitude of forced vibrations and the settling time of free vibrations. For a case study, the forced vibration control of several beams with different thicknesses were performed.
In this study, the impact of ring supports around the shell circumferential has been examined for their various positions along the shell axial length using Rayleigh-Ritz formulation. These shells are stiffened by rings in the tangential direction. For isotropic materials, the physical properties are same everywhere where the laminated and functionally graded materials, they vary from point to point. Here the shell material has been taken as functionally graded material. The influence of the ring supports is investigated at various positions. These variations have been plotted against the locations of ring supports for three values of length-to-diameter ratios. Effect of ring supports with middle layer thickness is presented using the Rayleigh-Ritz procedure with three different conditions. The influence of the positions of ring supports for clamped-clamped is more visible than simply supported and clamped-free end conditions. The frequency first increases and gain maximum value in the midway of the shell length and then lowers down. The Lagrangian functional is created by adding the energy expressions for the shell and rings. The axial modal deformations are approximated by making use of the beam functions. The comparisons of frequencies have been made for efficiency and robustness for the present numerical procedure. Throughout the computation, it is observed that the frequency behavior for the boundary conditions follow as; clamped-clamped, simply supported-simply supported frequency curves are higher than that of clamped-simply curves. To generate the fundamental natural frequencies and for better accuracy and effectiveness, the computer software MATLAB is used.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.9
no.6
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pp.49-56
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2000
Due to the rapid increase of long-distance transportation, particular attentions have been paid to truck tires, especially to their dynamic characteristics. In this research, experimental modal analysis on two kinds of light-duty truck tires, i.e., radial tire and bias tire, are performed by using GRFP(global rational fraction polynomial) method to investigate differences of the dynamic behavior of the two tires. The test results have shown that the modal frequencies of bias tire are much higher than the corresponding values of radial tire with a similar mode shape, which is in accordance with the fact that the radial rigidity of bias tire is higher than that of radial tire. And most of the modal decay rates of bias tire are larger than those of radial tire within the scope of this experiment. In the frequency domain range of test, the bias tire has extra modes, which do not occur in the radial tire. This difference is based on the fact that the circumferential rigidity of the bias tire is quire low whereas that of radial tire is so high that the frequencies of the corresponding modes are out of the frequency range of test.
Theoretical and numerical assessments of approximate evaluations and simplified analyses of piezoelectric structures transverse shear modal effective electromechanical coupling coefficient (EMCC) are presented. Therefore, the latter is first introduced theoretically and its approximate evaluations are reviewed; then, three-dimensional (3D) and simplified two-dimensional (2D) plane-strain (PStrain) and plane-stress (PStress) piezoelectric constitutive behaviors of electroded shear piezoceramic patches are derived and corresponding expected short-circuit (SC) and open-circuit (OC) frequencies and resulting EMCC are discussed; next, using a piezoceramic shear sandwich beam cantilever typical benchmark, a 3D finite element (FE) assessment of different evaluation techniques of the shear modal effective EMCC is conducted, including the equipotential (EP) constraints effect; finally, 2D PStrain and PStress FE modal analyses under SC and OC electric conditions, are conducted and corresponding results (SC/OC frequencies and resulting effective EMCC) are compared to 3D ones. It is found that: (i) physical EP constraints reduce drastically the shear modal effective EMCC; (ii) PStress and PStrain results depend strongly on the filling foam stiffness, rendering inadequate the use of popular equivalent single layer models for the transverse shear-mode sandwich configuration; (iii) in contrary to results of piezoelectric shunted damping and energy harvesting popular single-degree-of-freedom-based models, transverse shear modal effective EMCC values are very small in particular for the first mode which is the common target of these applications.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.3
no.3
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pp.27-37
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1983
A method of dynamic analysis is developed for torsional free vibrations of elliptical-box girder type or stiffening truss system suspension bridge. In this study, the method based on a finite element technique using a digital computer, is illustrated by two numerical examples, the Namhae Bridge which is located in Kyungsang nam-do opened on June, 1973, and the Mt. Chunma Bridge is simple span pedestrian's suspension bridge with lateral bracing system in Mt. Chunma, Kyungki-do, are used. In general, dynamic modes of complex suspension bridges are three-dimensional in form, i.e., coupling between vertical and torsional motions. However, introduced that amplitudes of oscillation are infinitesimal for coincidence with the purpose of it's use, thereupon, the torsional vibration analyses are treated without coupling terms. A sufficient number of natural frequencies and mode shapes for torsional free vibration are presented in this paper. In the case of Mt. Chunma Bridge, the natural frequencies and periods are computed with and without reinforcement, respectively, and compared their discrepancies. The influence of the auxiliary reinforcing cables is prevailing in the first few modes, namely, 1st and 2nd in symmetric and 1st, 2nd and 3rd in antisymmetric vibration, and conspicuous in the symmetric compared with the antisymmetric motion, but in the higher modes, this kind of simple accessory elucidates rether converse effects. In the Namhae Bridge, the results are compared with the Manual's obtained by wind tunnel test. It reveals commendable agreement.
Park, Jong Min;Choi, Dong Soo;Hwang, Sung Wook;Jung, Hyun Mo
KOREAN JOURNAL OF PACKAGING SCIENCE & TECHNOLOGY
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v.25
no.3
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pp.125-130
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2019
Shock and vibration inputs are transmitted from the vehicle through the packaging to the fruit. Inside, these cause sustained bouncing of fruits against each other and container wall. These steady state vibration input may cause serous fruit injury, and this damage is particularly severe whenever the fruit inside the package is free to bounce, and is vibrated at its resonance frequency. The determination of the resonance frequencies of the fruit and vegetables may help the packaging designer to determine the proper packaging system providing adequate protection for the fruit, and to understand the complex interaction between the components of fruit when they relate to expected transportation vibration inputs. Instrumentation and technologies are described for determining the vibration response characteristics of the pears for exporting with frequency range from 10 to 200 Hz, sweep rate of 1 octave/min, sweep method of logarithmic up and down and acceleration levels of 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 and 1.0 G considering the domestic transportation environment. The resonance frequency of the pears ranged from 49.04 to 87.16 Hz and the amplitude at resonance was between 0.96 and 4.02 G in test frequency band and acceleration level. The resonance frequency and amplitude at resonance frequency band of the pears decreased with the increase of the sample mass. The multiple nonlinear regression equations for predicting the resonance frequency of the pears were developed using the independent variables such as mass, input acceleration.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.12
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pp.1852-1865
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2017
The vibration of the structures with restrained motion has long been observed in various engineering fields. When the motion of vibrating structure is restrained due to the adjacent objects, the frequencies and the mode shapes of the structure change and its vibration characteristics becomes unpredictable, in general. Although the importance of the study on this type of vibration model increases in many engineering areas, most studies conducted so far are limited to the theoretical study on dynamic responses of the structure with stops, including some experimental works. Specially, the study on the nonlinear phenomena due to the impact between the structure and the stops have been mainly performed theoretically. In the paper, both numerical analyses and experiments are conducted to study the chaotic vibration characteristics of the nonlinear motion and the dynamic response of a cantilevered beam which has restrained motion at the free end by the stops. Results are presented for various magnetic forces and gaps between the beam and stops. The conclusions are as follows : Firstly, Numerical simulation results have a good agreement with experimental ones. Secondly, the effect of higher modes of beams are increased with increasing magnitude of exciting force, and displacement and velocity curves become more complicated shapes. Thirdly, nonlinear characteristics tend to appear greatly with increasing magnitude of exciting force, and fractal dimension is increased.
In this study, free vibration analysis of functionally graded (FG) porous truncated conical shell panels reinforced by graphene platelets (GPLs) has been investigated for the first time. Additionally, the effect of three different types of porosity distribution and five different types of GPLs patterns on dynamic response of the shell are also studied. Halpin-Tsai micromechanical model and Voigt's rule are used to determine Young modulus, shear modulus and Poisson's ratio with mass densities of the shell, respectively. The main novelties of present study are: applying 3D elasticity theory and the finite element method in conjunction with Rayleigh-Ritz method to give more accurate results unlike other simplified shell theories, and also presenting a general 3D solution in cylindrical coordinate system that can be used for analyses of different structures such as circular, annular and annular sector plates, cylindrical shells and panels, and conical shells and panels. A convergence study is performed to justify the correctness of the obtained solution and numerical results. The impact of porosity and GPLs patterns, the volume of voids, the weight fraction of graphene nanofillers, semi vertex and span angles of the cone, and various boundary conditions on natural frequencies of the functionally graded panel have been comprehensively studied and discussed. The results show that the most important parameter on dynamic response of FG porous truncated conical panel is the weight fraction of nanofiller and adding 1% weight fraction of nanofiller could increase 57% approximately the amounts of natural frequencies of the shell. Moreover, the porosity distribution has great effect on the value of natural frequency of structure rather than the porosity coefficient.
Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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v.14
no.1
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pp.1-10
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1977
The major objects of this report are to supplement data of natural frequencies of thin elastic rectangular plates to the available data, and to give an experimental verification for natural frequencies obtained by Rayleigh-Ritz method, the generation set of which are eigenfunctions of Euler beams. For the first object the following five models, for which data only for the fundamental mode or data only for square plates are available, are adopted; (1) two opposed edges are clamped and the other two opposed edges simply supported (C-C, S-S), (2) one edge is simply supported and the other three edges clamped (C-C, C-S), (3) one edge is free and the other three edges clamped (C-C, C-F), (4) two adjacent edges are clamped and the other two adjacent edges free (C-F, C-F). For the (C-C, S-S) model the frequency equation obtained with the mode shapes assumed as of a single trigonometric series is solved. And for the other four models Rayleigh-Ritz method taking eigenfunctions of Euler beams as the generating set is applied. The numerical examples are obtained up to the fourth, the fifth or the sixth order depending on the range of the aspect ratio (0.1-10.0). The number of terms in the generating set for Rayleigh-Ritz method is fifteen for all models. For the experiment three models made of 3.2mm thickness mild steel plate for general structure use were prepared in following size; $300mm{\times}600mm,\;600mm{\times}600mm\;and\;900mm{\times}600mm$. Their boundary conditions are made to fit (C-C, C-F) condition. From the experiment mechanical impedance curves based on the frequency response method were obtained together with phase relation diagrams. The experimental data are resulted in good conformity to calculated values.
Ikram Ahmad;Sana Shahzadi;Mohamed A. Khadimallah;Hamdi Ayed;Rana Muhammad Akram Muntazir;Muzamal Hussain;Abir Mouldi;Sehar Asghar;Bazal Fatima;Waheed Iqbal;Fatima Zahra;Essam Mohammed Banoqitah
Advances in concrete construction
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v.17
no.3
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pp.151-158
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2024
The calculation of the natural frequencies versus Young's modulus of carbon nanotubes with modified continuum shell is the subject of current research. When designing these tubes, it is important to understand their frequencies because excessive vibrations might cause fatigue. These tubes are designed and built to meet specific needs and have been suitably modified to investigate their vibratory response. There are numerous uses for carbon nanotube free vibration analysis in the mechanical sciences. The fundamental frequency with Young's modulus for clamped-free and simply supported end conditions, which is connected to the carbon nanotubes, is calculated theoretically for chiral single carbon nanotubes. When Young's modulus rises, so does the frequency curve pattern. Young's modulus influences the single-walled carbon nanotube's dynamic response by simulating it as a modified continuum shell. The Young's modulus of chiral tube and the value of frequency increased as the chiral tube's index increased. The results are checked against past studies to ensure the problem's validity and are determined to be accurate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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