Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.27
no.6
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pp.582-590
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2007
Imperfectly jointed interface serves as mechanical waveguide for elastic waves and gives rise to two distinct kinds of guided wave propagating along the interface. Contact acoustic nonlinearity (CAN) is known to plays major role in the generation of these interface waves called generalized Rayleigh waves in non-welded interface. Closed crack is modeled as non-welded interface that has nonlinear discontinuity condition in displacement across its boundary. Mathematical analysis of boundary conditions and wave equation is conducted to investigate the dispersive characteristics of the interface waves. Existence of the generalized Rayleigh wave(interface wave) in nonlinear contact interface is verified in theory where the dispersion equation for the interface wave is formulated and analyzed. It reveals that the interface waves have two distinct modes and that the phase velocity of anti-symmetric wave mode is highly dependent on contact conditions represented by linear and nonlinear dimensionless specific stiffness.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.2
no.4
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pp.61-68
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2001
A new approach for motion control of constrained mechanical systems is proposed in this paper. The approach uses a new equations of motion which is proposed by Udwadia and Kalaba and named Udwadia-Kalaba's equations of motion in this paper. This paper reveals that the Udwadia-Kalaba's equations of motion is more adequate to model constrained mechanical systems rather than the famous Lagrange's equations of motion at least for control purpose. The proposed approach coverts most of constraints including holonomic and nonholonomic constraints. Comparison of simulation results of two systems which are well-known in the literature show the superiority of the proposed approach. Furthermore, a special constrained mechanical system which includes nonlinear generalized velocities in its constraint equations, which has been considered to be difficult to control, can be controlled easily. It shows the possibility of the proposed approach to being a general framework for motion control of constrained mechanical systems with various kinds of constraints.
This paper presents a cosmological perturbation analysis in a Newtonian framework, using the Newtonian multi component version of the relativistic covariant equations. This work considers the fully nonlinear evolution of the perturbations, and is generalized to multicomponent systems and imperfect fluids. Known nonlinear solutions are presented in a general framework. Quasi-nonlinear analysis, considering both the compressible and rotational modes, is presented, including cases already known in the literature. The Fourier space representation of the conservation equations is also derived in a general context, with various decompositions of the velocity field. Commonly accepted cosmogonical frameworks are critically examined in the context of nonlinear evolution. This work may be regarded as the Newtonian counterpart of a recently presented general relativistic covariant formulation.
This paper addresses temperature-dependent nonlinear vibration and instability of embedded functionally graded (FG) pipes conveying viscous fluid-nanoparticle mixture. The surrounding elastic medium is modeled by temperature-dependent orthotropic Pasternak medium. Reddy third-order shear deformation theory (RSDT) of cylindrical shells are developed using the strain-displacement relations of Donnell theory. The well known Navier-Stokes equation is used for obtaining the applied force of fluid to pipe. Based on energy method and Hamilton's principal, the governing equations are derived. Generalized differential quadrature method (GDQM) is applied for obtaining the frequency and critical fluid velocity of system. The effects of different parameters such as mode numbers, nonlinearity, fluid velocity, volume percent of nanoparticle in fluid, gradient index, elastic medium, boundary condition and temperature gradient are discussed. Numerical results indicate that with increasing the stiffness of elastic medium and decreasing volume percent of nanoparticle in fluid, the frequency and critical fluid velocity increase. The presented results indicate that the material in-homogeneity has a significant influence on the vibration and instability behaviors of the FG pipes and should therefore be considered in its optimum design. In addition, fluid velocity leads to divergence and flutter instabilities.
Torres, Jose I.;Bojorquez, Eden;Chavez, Robespierre;Bojorquez, Juan;Reyes-Salazar, Alfredo;Baca, Victor;Valenzuela, Federico;Carvajal, Joel;Payaan, Omar;Leal, Martin
Earthquakes and Structures
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v.21
no.5
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pp.551-562
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2021
In this study, the generalized intensity measure (IM) named INpg is analyzed. The recently proposed proxy of the spectral shape named Npg is the base of this intensity measure, which is similar to the traditional Np based on the spectral shape in terms of pseudo-acceleration; however, in this case the new generalized intensity measure can be defined through other types of spectral shapes such as those obtained with velocity, displacement, input energy, inelastic parameters and so on. It is shown that this IM is able to increase the efficiency in the prediction of nonlinear behavior of structures subjected to earthquake ground motions. For this work, the efficiency of two particular cases (based on acceleration and velocity) of the generalized INpg to predict the peak floor acceleration demands on steel frames under 30 earthquake ground motions with respect to the traditional spectral acceleration at first mode of vibration Sa(T1) is compared. Additionally, a 3D reinforced concrete building and an irregular steel frame is used as a basis for comparison. It is concluded that the use of velocity and acceleration spectral shape increase the efficiency to predict peak floor accelerations in comparison with the traditional and most used around the world spectral acceleration at first mode of vibration.
To design a coastal structure in the nearshore region, engineers must have means to estimate wave climate. Waves, approaching the surf zone from offshore, experience changes caused by combined effects of bathymetric variations, interference of man-made structure, and nonlinear interactions among wave trains. This paper has attempted to find out the effects of two of the more subtle phenomena involving nonlinear shallow water waves, amplitude dispersion and secondary wave generation. Boussinesq-type equations can be used to model the nonlinear transformation of surface waves in shallow water due to effect of shoaling, refraction, diffraction, and reflection. In this paper, generalized Boussinesq equations under the complex bottom condition is derived using the depth averaged velocity with the series expansion of the velocity potential as a product of powers of the depth of flow. A time stepping finite difference method is used to solve the derived equation. Numerical results are compared to hydraulic model results. The result with the non-linear dispersive wave equation can describe an interesting transformation a sinusoidal wave to one with a cnoidal aspect of a rapid degradation into modulated high frequency waves and transient secondary waves in an intermediate region. The amplitude dispersion of the primary wave crest results in a convex wave front after passing through the shoal and the secondary waves generated by the shoal diffracted in a radial manner into surrounding waters.
This paper presents a time-domain approach for analyzing nonlinear random vibrations of long-span suspended cables under transversal wind. A consistent continuous model of the cable, fully accounting for geometrical nonlinearities inherent in cable behavior, is adopted. The effects of spatial correlation are properly included by modeling wind velocity fluctuation as a random function of time and of a single spatial variable ranging over cable span, namely as a one-variate bi-dimensional (1V-2D) random field. Within the context of a Galerkin's discretization of the equations governing cable motion, a very efficient Monte Carlo-based technique for second-order analysis of the response is proposed. This procedure starts by generating sample functions of the generalized aerodynamic loads by using the spectral decomposition of the cross-power spectral density function of wind turbulence field. Relying on the physical meaning of both the spectral properties of wind velocity fluctuation and the mode shapes of the vibrating cable, the computational efficiency is greatly enhanced by applying a truncation procedure according to which just the first few significant loading and structural modal contributions are retained.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.5
no.3
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pp.191-197
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1993
Mathematical models of nonlinear waves due to disturbances moving with the near critical velocity in a basin of variable depth are discussed. A two-dimensional model for waves of arbitrary amplitude is developed. In the case of small perturbation it is shown that nonlinear ray method can be applied to obtain the generalized forced Korteweg-de Vries equation.
In this research, the vulnerability of some reinforced concrete frames with different stories are studied based on the Park-Ang Damage Index. The damages of the frames are investigated under various earthquakes with nonlinear dynamic analysis in IDARC software. By examining the most important characteristics of earthquake parameters, the damage index and vulnerability of these frames are investigated in this software. The intensity of Erias, velocity spectral intensity (VSI) and peak ground velocity (PGV) had the highest correlation, and root mean square of displacement ($D_{rms}$) had the lowest correlation coefficient among the parameters. Then, the particle swarm optimization (PSO) algorithm was used, and the sinusoidal waves were equivalent to the used earthquakes according to the most influential parameters above. The damage index equivalent to these waves is estimated using nonlinear dynamics analysis. The comparison between the damages caused by earthquakes and equivalent sinusoidal waves is done too. The generations of sinusoidal waves equivalent to different earthquakes are generalized in some reinforced concrete frames. The equivalent sinusoidal wave method was exact enough because the greatest difference between the results of the main and artificial accelerator damage index was about 5 percent. Also sinusoidal waves were more consistent with the damage indices of the structures compared to the earthquake parameters.
Robot engineering is developed mainly in the field of intelligibility such as a manipulation. Considering the popularization of robots in the future, however, a robot should be studied from a viewpoint of saving energy because a robot is a kind of machine with a energy conversion. This paper deals with minimizing an energy consumption of a manipulator which is driven in a point-to-point control method. When a manipulator carries a heavy payload toward gravitation or the links are de-accelerated for positioning, the motors at joints generate electric energy. Since this energy can be regenerated to the source by using a chopper, the energy consumption of a manipulator is only heat loss by an electric and a frictional resistance of the motors. The minimization of the sum of these losses is reduced Lo a two-points boundary-value problem of an non-linear differential equation. The solutions are obtained by the generalized Newton-Raphson method in this paper. The energy consumption due to the optimum angular velocity patterns of two joints of a two-links manipulator is compared with conventional velocity patterns such as quadratic and trapezoid.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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