Vibration-based structural damage detection through optimization algorithms and minimization of objective function has recently become an interesting research topic. Application of various objective functions as well as optimization algorithms may affect damage diagnosis quality. This paper proposes a new damage identification method using Moth-Flame Optimization (MFO). MFO is a nature-inspired algorithm based on moth's ability to navigate in dark. Objective function consists of a term with modal assurance criterion flexibility and natural frequency. To show the performance of the said method, two numerical examples including truss and shear frame have been studied. Furthermore, Los Alamos National Laboratory test structure was used for validation purposes. Finite element model for both experimental and numerical examples was created by MATLAB software to extract modal properties of the structure. Mode shapes and natural frequencies were contaminated with noise in above mentioned numerical examples. In the meantime, one of the classical optimization algorithms called particle swarm optimization was compared with MFO. In short, results obtained from numerical and experimental examples showed that the presented method is efficient in damage identification.
This paper explores the meaning and importance of tuning amongst other Tuned Mass Damper (TMD) parameters and describes processes to help ensure that an as-built TMD is properly tuned to the as-built high-rise building. A summary of key TMD components and TMD implementations will be presented as an introduction and review. Next, it will be shown that tuning is a means for optimizing TMD performance. A process using modal characterization tests during tower construction to estimate natural frequencies of the completed tower will be described. Finally, the use of a Frequency Response Function (FRF) as a means for verifying the frequency of a TMD will be proposed.
Most conventional protection relays are based on processing information in the spectrum that is close to or at power frequency. It is, however, widely known that faults on transmission lines produce frequency components of a wide range. High frequency signals caused by sudden changes in system voltage that occurs in the immediate post-fault period are generally outside the bandwidth of receptibility of most protection scheme. In this respect, a specially designed stack tuner is connected to the coupling capacitor of CVT, in order to capture the high frequency signals. Digital signal processing is then applied to the captured information to determine whether the fault is inside or outside the protected zone, and to discriminate the fault type. In this paper, modal transform is not applied to fault generated signals, because signals which are converted by modal transform are not have an information of each phase any longer. Instead, using peak voltage value of data windows is able to discriminate fault type. The paper concludes by presenting fault detection and discrimination of various faults on transmission line which are based on extensive simulation studies carried out on a typical 154kV Korean transmission line, using the EMTP software.
Structural health monitoring (SHM) has been related to damage identification with either operational loads or other environmental loading playing a significant complimentary role in terms of structural safety. In this study, a non-parametric method of time frequency analysis on the measurement is used to address the time-frequency representation for modal parameter estimation and system damage identification of structure. The method employs the wavelet decomposition of dynamic data by using the modified complex Morlet wavelet with variable central frequency (MCMW+VCF). Through detail discussion on the selection of model parameter in wavelet analysis, the method is applied to study the dynamic response of both steel structure and reinforced concrete frame under white noise excitation as well as earthquake excitation from shaking table test. Application of the method to building earthquake response measurement is also examined. It is shown that by using the spectrogram generated from MCMW+VCF method, with suitable selected model parameter, one can clearly identify the time-varying modal frequency of the reinforced concrete structure under earthquake excitation. Discussions on the advantages and disadvantages of the method through field experiments are also presented.
복잡한 구조를 지니는 바이올린 동체 설계 및 음질 평가률 위한 기본정보를 마련코자 바이올린 주요소재인 European spruce 및 European maple의 강제진동(强制振動) 의한 선형(線型) 휨진동(振動) 모드를 조사하고 소재밀도 및 절삭방향에 따른 진동모드별 공진(共振)주파수 변위를 분석하였다. 연구 결과 저비중재임에도 불구하고 spruce가 maple에 비해 더 높은 공진(共振) 주파수률 지님으로써 보다 우수한 음향특성을 지니는 것으로 나타났다. 또 spruce의 경우 접선방향으로 절삭된 판목재에 비해 방사방향 절삭된 정목재의 주파수 편차가 작아 균일한 음질을 위해서는 전반(前板)주요부품 가공시 정목판재를 사용하는 것이 바람직한 것으로 판단되었다. 그리고 두 수종 공히 소재밀도와 공진(共振)주파수간의 관계는 양의 상관관계를 나타냈으며, 절삭방향별로는 정목재의 상관계수가 판목재에 비해 놓게 나타났다.
Compared to the ambient vibration test mainly identifying the structural modal parameters, such as frequency, damping and mode shapes, the impact testing, which benefits from measuring both impacting forces and structural responses, has the merit to identify not only the structural modal parameters but also more detailed structural parameters, in particular flexibility. However, in traditional impact tests, an impacting hammer or artificial excitation device is employed, which restricts the efficiency of tests on various bridge structures. To resolve this problem, we propose a new method whereby a moving vehicle is taken as a continuous exciter and develop a corresponding flexibility identification theory, in which the continuous wheel forces induced by the moving vehicle is considered as structural input and the acceleration response of the bridge as the output, thus a structural flexibility matrix can be identified and then structural deflections of the bridge under arbitrary static loads can be predicted. The proposed method is more convenient, time-saving and cost-effective compared with traditional impact tests. However, because the proposed test produces a spatially continuous force while classical impact forces are spatially discrete, a new flexibility identification theory is required, and a novel structural identification method involving with equivalent load distribution, the enhanced Frequency Response Function (eFRFs) construction and modal scaling factor identification is proposed to make use of the continuous excitation force to identify the basic modal parameters as well as the structural flexibility. Laboratory and numerical examples are given, which validate the effectiveness of the proposed method. Furthermore, parametric analysis including road roughness, vehicle speed, vehicle weight, vehicle's stiffness and damping are conducted and the results obtained demonstrate that the developed method has strong robustness except that the relative error increases with the increase of measurement noise.
본 논문에서는 내부 유체를 갖는 수중에 몰수된 탄성 쉘이 기포층으로 둘러싸여 있을 때의 음향 방사를 모드 이론을 이용해 연구했다. 전 방향성의 점음원이 내부 유체의 중심에 위치해 있고 음향 소음원으로서 사용되었다. 모드 해의 미지수는 매질 사이의 경계조건으로부터 계산된다. 넓은 주파수 대역에서 모드 해의 안정성을 유지하기 위해, 모드 해의 규격 기법이 사용되었다. 기포 층은 Commander와 Prosperetti의 유효 매질 이론에 기반하여, 단일 모드 분포, 균일 분포, 정규 분포, 멱함수 분포를 이용해 각각 모의되었다. 각각의 기포 분포에 대해 삽입손실이 주파수에 대해 계산되었다. 추가적으로 공극비, 탄성 쉘의 매질 특성, 탄성 쉘과 기포층의 간극의 영향에 대한 수치해석을 수행했다.
European maple is famous for the optimum solid wood for making bridge which is the most important part in violin acoustics. This study was carried out to investigate the variation of main features, i. e. annual ring width and cutting direction of costly imported violin bridge blanks and to examine the effect of these features of the blanks on the vibrational characteristics of bridge blanks. Imported violin bridge blanks had somewhat large variation in major macroscopical and physical properties and there was little relationship between annual ring density and weight of maple blanks. Resonant frequency of violin bridge blanks had some positive correlation with weight, however, damping having negative relationship with frequency was seldom affected by any physical properties of the maple blanks. Deviation from the radial cutting of tail side(ray direction from top toward feet on the edge of bridge blank) lowered the resonant frequency. Consequently, weight and ray direction should be taken for the critical quality decisive factors(QDF) of incoming bridge blanks by not only inspectors also luthiers who tune the bridge by shaping and are responsible for the final timbre quality of this complicate instrument.
본 연구에서는 복합소재 전동차용 대차프레임에 적용되는 4매 주자직 유리섬유/에폭시 복합소재에 대한 고유진동 특성과 주파수에 따른 감쇠특성을 평가하였다. 이를 위해 오토클레이브 성형을 통해 길이와 두께가 다른 유리섬유/에폭시 빔 시편을 제작하였다. 시험결과 감쇠비의 최대값은 최소 고유진동수에서 발생하였다. 또한, 주파수가 증가함에 따라감쇠비는 지수 함수적으로 임계치까지 감소하였다. 이후에는 주파수에 따라 증가하는 경향을 보였다.
There has been much effort to find suitable methods for structural analysis in the mid-frequency region where traditional low frequency methods have increasing uncertainties whilst statistical energy analysis is not strictly applicable. Systems consisting of relatively stiff beams coupled to flexible plates have a particularly broad mid-frequency region where the beams support only a few modes whilst the plate has a high modal density and modal overlap. A system of two parallel beams coupled to a plate is investigated based on the wave method, which is an approximate method. Muller's method is utilised for obtaining complex roots of a dispersion wave equation, which does not converge in the conventional wave method based on a simple iteration. The wave model is extended from a single-beam-plate system, to a plate with two identical beams which is modelled using a symmetric-antisymmetric technique. The important hypothesis that the coupled beam wavenumber is sufficiently smaller than the plate free wavenumber is experimentally verified. Finally, experimental results such as powers and energy ratios show the validity of the analytical wave models.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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