The optimization of active bars' placement and feedback gains of closed loop control system for random intelligent truss structures under non-stationary random excitation is presented. Firstly, the optimal mathematical model with the reliability constraints on the mean square value of structural dynamic displacement and stress response are built based on the maximization of dissipation energy due to control action. In which not only the randomness of the physics parameters of structural materials, geometric dimensions and structural damping are considered simultaneously, but also the applied force are considered as non-stationary random excitation. Then, the numerical characteristics of the stationary random responses of random intelligent structure are developed. Finally, the rationality and validity of the presented model are demonstrated by an engineering example and some useful conclusions are obtained.
This paper investigated the strength and stiffness of composite truss unit structures. The model used is a core-filled model combining the Kagome model and the cube truss model. The material properties used for the analysis are 304 stainless steel with elastic modulus of 193 GPa and yield stress of 215 MPa. The theoretical equation is derived from the relative elasticity relation of Gibson - Ashby ratio, the analysis was performed using Deform 3D, a commercial tool. In conclusion, the relative elasticity for this unit model correlates with 1.25 times the relative density and constant coefficient, elasticity is inversely proportional to pore size. The relative compressive strength has a correlation with relative density of 1.25 times. Proof of this is a real experiment, the derived theoretical relationship should further consider mechanical behavior such as bending and buckling. In the future, it is hoped that the research on the elasticity and the stress according to the structure of the three-dimensional space will be continued.
This paper proposes an optimum, problematic design for structural and control systems, taking a 3-D truss structure as an example. The structure is subjected to initial static loads and time-varying disturbances. The structure is controlled by a state feedback H$_{\infty}$ controller which suppress the effects of disturbances. The design variables are the cross sectional areas of truss members. The structural objective function is the structural weight. For the control objective, we consider two types of performance indices, The first function represents the effect of the initial loads. The second function is the norm of the feedback gain, These objective functions are in conflict with each other but are transformed into one control objective by the weighting method. The structural objectives is treated as the constraint, By introducing the second control objective which considers the magnitude of the feedback gain, we can create a design to model errors.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.19
no.5
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pp.27-37
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2020
Structural optimization problems with discrete design variables require more function calculations (or finite element analyses) than those in the continuous design space. In this study, a method to find an optimal solution in the discrete design of the truss structure is presented, reducing the number of function calculations. Because a continuous optimal solution is the Karush-Kuhn-Tucker point that satisfies the optimality condition, it is assumed that the discrete optimal solution is around the continuous optimum. Then, response values such as weight, displacement, and stress are predicted using approximate models-referred to as hybrid metamodels-within specified design ranges. The discrete design method using the hybrid metamodels is used as a post-process of the continuous optimization process. Standard truss design problems of 10-bar, 25-bar, 15-bar, and 52-bar are solved to show the usefulness of this method. The results are compared with those of existing methods.
This paper reports on finite element analysis techniques that may be applied to the study of circular hollow structural sections and related bearing connection geometries. Specifically, a connection detail involving curved steel saddle bearings and a Structural Tee (ST) connected directly to a large-diameter Hollow Structural Section (HSS) truss chord, near its open end, is considered. The modeling is carried out using experimentally verified techniques. It is determined that the primary mechanism of failure involves a flexural collapse of the HSS chord through plastification of the chord wall into a well-defined yield line mechanism; a limit state for which a shell-based finite element model is well-suited to capture. It is also found that classical metal plasticity material models may be somewhat limited in their applicability to steels in fabricated tubular members.
Flexural stiffness of bridge spans has become even more important parameter since Eurocode 1 introduced for railway bridges the serviceability limit state of resonance. For simply supported bridge spans it relies, in general, on accurate assessment of span moment of inertia that governs span flexural stiffness. The paper presents three methods of estimation of the equivalent moment of inertia for such spans: experimental, analytical and numerical. Test loading of the twin truss bridge spans and test results are presented. Recorded displacements and the method of least squares are used to find an "experimental" moment of inertia. Then it is computed according to the analytical method that accounts for joint action of truss girders and composite deck as well as limited span shear stiffness provided by diagonal bracing. Finally a 3D model of finite element method is created to assess the moment of inertia. Discussion of results is given. The comparative analysis proves efficiency of the analytical method.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2002.10a
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pp.354-361
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2002
This paper propose section properties factor to generate stress history for fatigue analysis and safety inspection of steel bridge. A methodology is described for the computation of numerical stress histories in the steel truss bridge, caused by the vehicles using section properties factor. The global 3-D beam model of bridge is combined with the local shell model of selected details. Joint geometry is introduced by the local shell model. The global beam model takes the effects of joint rigidity and interaction of structural elements into account. Connection nodes in the global beam model correspond to the end cross-section centroids of the local shell model. Their displacements are interpreted as imposed deformations on the local shell model. The load cases fur the global model simulate the vertical unit force along the stringers. The load cases fer the local model are imposed unit deformations. Combining these, and applying vehicle loads, numerical stress histories are obtained. The method is illustrated by test load results of an existing bridge.
In this paper the time-dependent closed-form static solution of the suspended pre-stressed biconcave and biconvex cable trusses with unmovable, movable and elastic or viscoelastic yielding supports subjected to various types of vertical load is presented. Irvine's forms of the deflections and the cable equations are modified because the effects of the rheological behaviour needed to be incorporated in them. The concrete cable equations in the form of the explicit relations are derived and presented. From a solution of a vertical equilibrium equation for a loaded cable truss with rheological properties, the additional vertical deflection as a time-function is determined. The time-dependent closed-form model serves to determine the time-dependent response, i.e., horizontal components of cable forces and deflection of the cable truss due to applied loading at the investigated time considering effects of elastic deformations, creep strains, temperature changes and elastic supports. Results obtained by the present closed-form solution are compared with those obtained by FEM. The derived time-dependent closed-form computational model is used for a time-dependent simulation-based reliability assessment of cable trusses as is described in the second part of this paper.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.4
no.2
s.12
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pp.73-80
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2004
In this paper, a study of damage detection for 2-Dimensional Truss Structures using the parametric projection filter theorr is presented. Many researchers are interested in inverse problem and one of solution procedures for inverse problems that are very effective is the approach using the filtering algorithm in conjunction with numerical solution methods. In filtering algorithm, the Kalman filtering algorithm is well known and have been applied to many kind of inverse problems. In this paper, the Parametric projection filtering in conjunction with structural analysis is applied to the identification of damages in 2-D truss structures. The natural frequency and modes of damaged truss model are adopted as the measurement data. The effectiveness of proposed method is verified through the numerical examples.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.9
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pp.2854-2865
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1996
The concept of variable-geometry truss structure(VGTS) is introduced as a class of actively controlled adaptive structure. VGTS can purposefully vary its geometric configurations by changing the lengths of some members of the structure. General kinematics and inverse kinematics of a statically determinate VGTS(variable geometry truss structure) are studied. The solution technique is based on the Jacobian matrix obtained via joint equilibrium equations. Pseudoinverse control method is applied to resolve the redundancy of a large VGTS. two types of actuator layout of octahedral type VGTS, VG truss and Stewart platform, are compared. Introducing the concept of performance index, Stewart platform based layout was found to has less consumption energy and manipulation time. A functional VGTS model with 3 octahedral modules is designed and manufactured for the labaratory demonstration. Six vertically located length-variable members are used to create general 6 d.o.f. motions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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