This article is concerned with the free vibration problem for chiral double-walled carbon nanotube (DWCNTs) modelled using the non-local elasticity theory and Euler Bernoulli beam model. According to the governing equations of non-local Euler Bernoulli beam theory and the boundary conditions, the analytical solution is derived and two branches of transverse wave propagating are obtained. The numerical results obtained provide better representations of the vibration behaviour of double-walled carbon nanotube, where the aspect ratio of the (DWCNTs), the vibrational mode number, the small-scale coefficient and chirality of double-walled carbon nanotube on the frequency ratio (${\chi}^N$) of the (DWCNTs) are significant. In this work, the numerical results obtained can be used to predict and prevent the phenomenon of resonance for the forced vibration analyses of double -walled carbon nanotubes.
Dynamic analysis of concrete gravity dam-reservoir systems is an important topic in the study of fluid-structure interaction problems. It is well-known that the rigorous approach for solving this problem relies heavily on employing a two-dimensional semi-infinite fluid element. The hyper-element is formulated in frequency domain and its application in this field has led to many especial purpose programs which were demanding from programming point of view. In this study, a technique is proposed for dynamic analysis of dam-reservoir systems in the context of pure finite element programming which is referred to as the wavenumber approach. In this technique, the wavenumber condition is imposed on the truncation boundary or the upstream face of the near-field water domain. The method is initially described. Subsequently, the response of an idealized triangular dam-reservoir system is obtained by this approach, and the results are compared against the exact response. Based on this investigation, it is concluded that this approach can be envisaged as a great substitute for the rigorous type of analysis.
Park, Won Man;Choi, Dae Kyung;Kim, Kyungsoo;Son, Sung Man;Oh, Se Hong;Lee, Kang Hee;Kang, Heung Seok;Choi, Choengryul
Nuclear Engineering and Technology
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v.52
no.5
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pp.947-955
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2020
Predicting the sloshing motion of a coolant during a seismic assessment of a rectangular spent fuel pool is of critical concern. Linear theory, which provides a simple analytical method, has been used to predict the sloshing motion in rectangular pools and tanks. However, this theory is not suitable for the high-frequency excitation problem. In this study, the authors developed a simple analytical method for predicting the sloshing motion in a rectangular pool for a wide range of excitation frequencies. The correlation among the linear theory parameters, influencing on excitation and convective waves, and the excitation frequency is investigated. Sloshing waves in a rectangular pool with several liquid heights are predicted using the original linear theory, a modified linear theory and computational fluid dynamics analysis. The results demonstrate that the developed method can predict sloshing motion over a wide range of excitation frequencies. However, the developed method has the limitations of linear solutions since it neglects the nonlinear features of sloshing motion. Despite these limitations, the authors believe that the developed method can be useful as a simple analytical method for predicting the sloshing motion in a rectangular pool under various external excitations.
Control of vibrations against extraordinary excitations such as wind and earthquake is very important to the protection of life and financial concerns. One of the methods of structural control is to use Tuned Liquid Damper (TLD), however due to the nature of TLD only one sloshing frequency can be created when the water is sloshing. Among various ideas proposed to compensate this problem, by changing the angle of some rotatable baffles embedded inside a TLD, a frequency range is created such that these baffles are tuned manually at different frequencies. In this study, the effect of cross sectional shape of container with rotating baffles on seismic behavior of TLD is experimentally studied. For this purpose, rectangular and cylindrical containers are designed and used to suppress the vibrations of a Single Degree-Of-Freedom (SDOF) structure under harmonic and earthquake excitations considering three baffle angles. The results show that the rectangular-shaped damper reduces the structural response in all load cases more than the damper with a cylindrical shape, such that maximum differences of two dampers to reduce the structural displacement and structural acceleration are 5.5% and 3% respectively, when compared to the cases where no baffles are employed.
This paper studies damage detection as an optimization problem. A new objective function based on changes in natural frequencies, and Natural Frequency Vector Assurance Criterion (NFVAC) was developed. Due to their easy and fast acquisition, natural frequencies were utilized to detect structural damages. Moreover, they are sensitive to stiffness reduction. The method presented here consists of two stages. Firstly, Finite Element Model (FEM) is updated. Secondly, damage severities and locations are determined. To minimize the proposed objective function, a new bio-inspired optimization algorithm called salp swarm was employed. Efficiency of the method presented here is validated by three experimental examples. The first example relates to three-story shear frame with two single damage cases in the first story. The second relates to a five-story shear frame with single and multiple damage cases in the first and third stories. The last one relates to a large-scale eight-story shear frame with minor damage case in the first and third stories. Moreover, the performance of Salp Swarm Algorithm (SSA) was compared with Particle Swarm Optimization (PSO). The results show that better accuracy is obtained using SSA than using PSO. The obtained results clearly indicate that the proposed method can be used to determine accurately and efficiently both damage location and severity in multi-story shear frames.
A receiving array system can be applied for tonal noise analysis of underwater vehicles, but it is difficult to install and operate, and a lot of cost is required. In order to overcome this problem, this paper proposes a method to measure the tonal noise of underwater vehicle after synthesizing a virtual array using single receiver. The proposed method compensates the Doppler frequency and time delay caused by the movement of the underwater sound source and applies the focused beamforming technique. The performance of the proposed method was analyzed via simulation.
Navi, B. Rousta;Mohammadimehr, M.;Arani, A. Ghorbanpour
Steel and Composite Structures
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v.32
no.6
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pp.753-767
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2019
Vibration control in mechanical equipments is an important problem where unwanted vibrations are vanish or at least diminished. In this paper, free vibration active control of the porous sandwich piezoelectric polymeric nanocomposite microbeam with microsensor and microactuater layers are investigated. The aim of this research is to reduce amplitude of vibration in micro beam based on linear quadratic regulator (LQR). Modified couple stress theory (MCST) according to sinusoidal shear deformation theory is presented. The porous sandwich microbeam is rested on elastic foundation. The core and face sheet are made of porous and three-phase carbon nanotubes/resin/fiber nanocomposite materials. The equations of motion are extracted by Hamilton's principle and then Navier's type solution are employed for solving them. The governing equations of motion are written in space state form and linear quadratic regulator (LQR) is used for active control approach. The various parameters are conducted to investigate on the frequency response function (FRF) of the sandwich microbeam for vibration active control. The results indicate that the higher length scale to the thickness, the face sheet thickness to total thickness and the considering microsensor and microactutor significantly affect LQR and uncontrolled FRF. Also, the porosity coefficient increasing, Skempton coefficient and Winkler spring constant shift the frequency response to higher frequencies. The obtained results can be useful for micro-electro-mechanical (MEMS) and nano-electro-mechanical (NEMS) systems.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.12
no.1
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pp.78-82
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2019
This paper addressed the spectrum of ultrasonic waves produced by arc and/or coronal discharge inside the switchboard. Portable ultrasound sensors are useful for detecting discharge phenomena, such as coronal means in electrical systems. However, a typical handheld ultrasound detector has a disadvantage of determining the type of problem by listening to the sound characteristics and predicting the results, as a result of the determination of whether a discharge is present. Therefore, a new method of analysis is required to distinguish ultrasonic characteristics. In this paper, we published an ultrasound analysis case study to visualize the sound of ultrasonic waves measured with ultrasonic sensors. From the results of the experiment, it was possible to detect coronal discharge and serial arc discharge without interference by the ultrasonic detection system.
A frequency diverse array (FDA) multiple-input multiple-output (MIMO) radar employs a small frequency increment across transmit elements to produce an angle-range-dependent beampattern for target angle and range detection. The joint angle and range estimation problem is a trilinear model. The traditional trilinear alternating least square (TALS) algorithm involves high computational load due to excessive iterations. We propose a fast-convergence trilinear decomposition (FC-TD) algorithm to jointly estimate FDA-MIMO radar target angle and range. We first use a propagator method to obtain coarse angle and range estimates in the data domain. Next, the coarse estimates are used as initialized parameters instead of the traditional TALS algorithm random initialization to reduce iterations and accelerate convergence. Finally, fine angle and range estimates are derived and automatically paired. Compared to the traditional TALS algorithm, the proposed FC-TD algorithm has lower computational complexity with no estimation performance degradation. Moreover, Cramer-Rao bounds are presented and simulation results are provided to validate the proposed FC-TD algorithm effectiveness.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.21
no.7
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pp.71-76
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2022
This study describes an evaluation of the vibration-level reduction effect of natural rubber inserted between two aluminum blocks, in which the modal parameters are predicted using two different damping systems. A numerical model with two degrees of freedom was established for both the cases. One was an eigenvalue problem analysis using a state space method and general viscous damping, whereas the other was a method using hysteretic damping. The modal parameters obtained from these two approaches were compared with those obtained from the finite element method using a commercial package. As a result, the natural frequencies observed in the complex frequency response curve were consistently less than the average of four percents. The damping ratios also showed good agreement within a reasonable range. However, the hysteretic damping system showed a relatively larger difference for all modal parameters. This suggests that the analysis procedure makes it easier to predict the vibration transmission characteristics of the shape and configuration of any cushioning layer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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