Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1997.04a
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pp.413-417
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1997
Distributed piezoelectric sensor and actuator have been designed for efficient vibration control of a cantilevered beam. Both PZT and PVDF are used in this study, the former as an actuator and the latter as a sensor for our integrated structure. For the PZT actuator, the position and size have been optimized. Optimal electrode shape of the PVDF sensor has been determined. For multi-mode vibration control, we have used two PZT actuators and a PVDF sensor. Electrode shading of PVDF is more powerful for modal force adjustment than the sizing and positioning of PZT. Finite element method is used to model the structure that includes the PZT actuator and the PVDF sensor. By deciding on or off of each PZT segment, the length and the location of the PZT actuator are optimize. Considering both of the host structure and the optimized actuators, it is designed that the active electrode width of PVDF sensor along the span of the beam. Actuator design is based on the criterion of minimizing the system energy in the control modes under a given initial condition. Sensor is designed to minimize the observation spill-over. Modal control forces for the residual(uncontrolled) modes have been minimized during the sensor design. Genetic algorithm, which is suitable for this kind of discrete problems, has been utilized for optimization. Discrete LQG control law has been applied to the integrated structure for real time vibration control. Performance of the sensor, the actuator, and the integrated smart structure has been demonstrated by experiments.
In this paper, the optimal design of vibration control system for smart structures has been investigated semi-analytically via the optimization of geometric parameters like the placements and sizes of piezoelectric sensors and actuators (S/As) bonded on the structures. The criterion based on the maximization of energy dissipation was adopted for the optimization of the control system. Based on the sensing and actuating equations, the total energy stored in the system which is used as the objective function was analytically derived with design variables explicitly presented. Two cases of single and combined vibration modes were addressed for a simply supported beam and a simply supported cylindrical shell. For single vibration mode, the optimal distributions of the piezoelectric S/As could be obtained analytically. However, the Sequential Quadratic Programming (SQP) method has to be employed to solve those which violated the prescribed constraints and to solve the case of combined vibration modes. The results of three examples, which include a simply supported beam, a simply supported cylindrical shell and a simply supported plate, showed good agreement with those obtained by the Genetic Algorithm (GA) method. Moreover, in comparison with the GA method, the proposed method is more effective in obtaining better optimization results and is much more efficient in terms of computation time.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.12
no.1
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pp.21-28
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2002
This paper intends to investigate the effects of speed fluctuation caused by the cogging torque in permanent magnetic motors on the stability of the transverse vibration for a spinning disk. Based on the Kirchhoff\`s plate theory and the assumed mode methods, a set of discretized equations of motion were derived for an annular disk rotating with a harmonically varying speed. Then, a perturbation method using the multiple time scales was employed and stability boundaries were determined explicitly in terms of the magnitude and frequency of speed fluctuation, a nominal sped and the modal characteristics of the disk. It is found that parametric resonance occurs at several speed ranges and a single mode or a combination of two modes are involved to cause instability. It is also observed that unstable regions become broadened as the spinning speed increases or two modes are combined in parametric instability. As numerical simulations, stability analysis of a conventional CD-ROM drive was performed. Results of this work can e used as guidelines for motor design and operations with low vibration.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.13
no.1
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pp.163-177
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2021
Numerical simulations of the Vortex-Induced Vibration (VIV) about a large-scale flexible pipe subject to shear flow were carried out in this paper. Efficiency verification was performed firstly, validating that the proposed fluid-structure interaction solution strategy is competent in predicting the VIV response. Then, the VIV characteristics related to multi-mode and spanwise hybrid waveform about the flexible pipe attributed to shear flow were investigated. When inflow velocity rises, higher vibration modes are apt to be excited, and the spanwise waveform easily convertes from a standing-wave-dominated status to a hybrid standing-traveling wave status. The multi-mode or even multiple-dominant-mode is prone to occur, that is, the dominant mode is often followed by several apparent subordinate modes with considerable vibration energy. Hence, the shedding frequencies no longer obey Strouhal law, and vibration trajectories become intricate. According to the motion analysis concerning the coupled cross-flow and in-line vibrations, as well as the corresponding wake patterns, a tight coupling interaction exists between the structural deformation and the wake flow behind the flexible pipe. In addition, the evolution of the vortex tube along the pipe span and a strong 3D effect are observed due to the slenderness of the flexible pipe and the variability of the vortex shedding attributed to the shear flow.
Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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1994.06a
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pp.770-774
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1994
The volume of an acoustic source is important in determining various acoustic parameters. One of the suggested techniques is the internal pressure method incorporating a loudspeaker attached to a chamber wall and a microphone inserted into the cavity. Although the method is easy to handle with a very simple measurement setup, the coupling effects between the dynamic system of the loudspeaker and acoustic field, and the effects of higher order modes introduced by the discontinuities in the acoustic field, and the effects of higher order modes introduced by the discontinuities in the acoustic field should be considered for precise result. In this study, higher order modes due to the discontinuities of loudspeaker and microphone boundaries are included and the electro-acoustic coupling effects are compensated for by using the results of two cylinders with different lengths. The volume velocity of a loudspeaker thus obtained agrees very with that measured by laser sensor.
Modal analysis method (MAM) is introduced for the fully coupled structural dynamic problems. In this paper, the beam with active constrained layered damping (ACLD) treatment is considered as a representative problem. The ACLD beam consists of a viscoelastic layer that is sandwiched between the base beam structure and an active piezoelectric layer. The exact damped natural modes are spectrally formulated from a set of fully coupled dynamic equations of motion. The orthogonality property of the exact damped natural modes is then derived in a closed form to complete the modal analysis method. The accuracy of the present MAM is evaluated through some illustrative examples: the dynamic characteristics obtained by the present MAM are compared with the results by spectral element method (SEM) and finite element method (FEM). It is numerically proved that MAM solutions become identical to the accurate SEM solutions as the number of exact natural used in MAM is increased.
Theoretical analysis Is carried out to identify the modal coupling effect between some particular acoustic modes of a vehicle compartment cavity and vibration modes of body panels like side doors, roof or floor. A simplified panel-cavity coupled model is investigated on the coupled resonance frequencies, modes and frequency response characteristics. Through parametric study, It Is possible to explain how the acoustic response of a coupled system will be determined by the vibration and acoustic property of the individual panel and cavity system. Full coupled system shows some interesting features different from those of the semi-coupled system In frequency, mode and acoustic response.
An analytical procedure on the base of the substructure synthesis and assumed modes method is developed to investigate the flexibility effect of bladed disk assembly on vibrational modes of flexible rotor system. In modeling the system, Coriolis forces, gyroscopic moments, and centrifugal stiffening effects are taken into account. The coupled vibrations between the shaft and bladed disk are then extensively investigated through the numerical simulation of simplified models, with varying the shaft rotational speed and the prewist and stagger angles of the blade. It is found that the Coriolis and inertia forces and the inertia torque, which are induced by the one nodal diameter modes of the bladed disk and vary depending upon the stagger and prewist angles, lead to the coupled motions of the shaft and the bladed disk.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2006.05a
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pp.1376-1378
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2006
Numerical and experimental study were carried out to characterize sound fields of low frequency in a scaled reverberation chamber for measurement of sound insulation of panels. By using BEM, lower modes of the chamber are identified and then predicted the effect of diffusers in order to destruct lower modes. Compared results with measurements show reasonable agreements, especially at the first end second modes. Based on numerical prediction, the diffuser are installed in order to improve sound fields to be more diffuse than ever. It is found that the diffuser put in nodal line of the chamber destruct evidently the first mode. Consequently, the measuring error at the low frequency can be relatively reduced compare to the case of without diffuser.
Magneto-Rheological (MR) dampers are being used increasingly because of their adaptability to control algorithms and reliability of passive systems. In this paper, an extensive investigation on performance of MR dampers in semi-active and passive modes has been carried out. It is observed that the overall energy dissipation by MR dampers in passive-on modes is higher than that in semi-active modes for most of the competitive semi-active controllers. Based on the energy dissipation pattern, a novel semi-active controller, termed as "Simple Passive Semi-Active Controller", has been proposed for MR dampers. This controller can be emulated by a simple passive hardware proposed in this paper. The proposed concept of controller "hardware emulation" is innovative and can also be implemented for other semi-active devices for control algorithms of certain form. The effectiveness and reliability of the proposed controller has been investigated extensively through numerical simulations. It has been demonstrated that the proposed controller is competitive to or more effective than other widely used / investigated semi-active controllers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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