The paper deals with vibration suppression and dynamic stability of a vertical cantilevered pipe conveying an internal flowing fluid and having an attached mass. Real pipe systems may have some valves or mechanical attached parts, which can be regarded as attached lumped masses. The effect of attached mass on the dynamic stability of a cantilevered pipe conveying fluid is investigated for different locations and magnitudes of the attached mass. The flow rate was controlled through motor pump output and measured by a flow meter. Experimental resutls in the vicinity of flutter fluid velocity were compared with theoretical predictions. It has been found that the experimental results are in substantial agreement with the theoretical predictions. Finally, in order to suppress the vibration of the pipe subjected to a disturbance, and control technique using an internal flowing fluid is introduced.
International Journal of Aerospace System Engineering
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v.2
no.2
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pp.34-39
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2015
Experimental studies were conducted on the liquid sloshing characteristics in a spherical tank covered with a flexible membrane. A spherical acrylic tank with 145.2 mm in radius was used as a test tank, and it was half-filled with water. Silicon membranes with 0.2 mm thickness were used as a test membrane with plane or hemispherical types. The test tank was harmonically excited in a vertical direction by an electro-dynamic exciter. In this case, a parametric instability vibration comes up when the excitation frequency is twice the natural frequency. Parametric instability regions of natural modes were measured for three cases, i.e. liquid surface is free, covered with plane membrane and hemi-spherical membrane.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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1998.10a
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pp.93-99
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1998
Mathematical model can be obtained by physical law or engineering theory. However it is always incomplete expression of the real system. In active controls to suppress vibration due to earthquake or wind load, modeling errors can often cause the problems of instability and performance degradation. In this paper, robust optimal controller design method using H$\infty$ control theory is developed for the systems which have uncertain natural frequency and design constraints. Numerical results show that the proposed H$\infty$ controller can avoid the performance degradation due to several errors and has better performance than conventional LQR method.
The dynamic instability of doubly curved panels, subjected to non-uniform tensile in-plane harmonic edge loading $P(t)=P_s+P_d\;{\cos}{\Omega}t$ is investigated. The present work deals with the problem of the occurrence of combination resonances in contrast to simple resonances in parametrically excited doubly curved panels. Analytical expressions for the instability regions are obtained at ${\Omega}={\omega}_m+{\omega}_n$, (${\Omega}$ is the excitation frequency and ${\omega}_m$ and ${\omega}_n$ are the natural frequencies of the system) by using the method of multiple scales. It is shown that, besides the principal instability region at ${\Omega}=2{\omega}_1$, where ${\omega}_1$ is the fundamental frequency, other cases of ${\Omega}={\omega}_m+{\omega}_n$, related to other modes, can be of major importance and yield a significantly enlarged instability region. The effects of edge loading, curvature, damping and the static load factor on dynamic instability behavior of simply supported doubly curved panels are studied. The results show that under localized edge loading, combination resonance zones are as important as simple resonance zones. The effects of damping show that there is a finite critical value of the dynamic load factor for each instability region below which the curved panels cannot become dynamically unstable. This example of simultaneous excitation of two modes, each oscillating steadily at its own natural frequency, may be of considerable interest in vibration testing of actual structures.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.12
no.1
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pp.1-15
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2011
This paper reviews most of the research done in the field of tensile buckling characteristics pertaining to aerospace structural elements with special attention to local buckling and parametric excitation due to periodic loading on plate and shell elements. The concepts of buckling in aerospace structures appear as the result of the application of a global compressive applied load or shear load. A less usual situation is the case, in which a global tensile stress creates buckling instability and the formation of complex spatial buckling pattern. In contrast to the case of a pure compression or shear load, here the applied macroscopic load has no compressive component and is thus globally stabilizing. The instability stems from a local compressive stress induced by the presence of a defect, such as a crack or a hole, due to partial or non-uniform applied load at the far end. This is referred to as tensile buckling. This paper discusses all aspects of tensile buckling, theoretical and experimental. Its far reaching applications causing local instability in aerospace structural components are discussed. The important effects on dynamic stability behaviour under locally induced periodic compression have been identified and influences of various parameters are discussed. Experimental results on simple and combination resonance characteristics on plate structures due to tensile buckling effects are elaborated.
Neda Asadi;Hadi Arvin;Yaghoub Tadi Beni;Krzysztof Kamil Zur
Steel and Composite Structures
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v.51
no.4
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pp.457-471
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2024
In this research, for the first time the instability boundaries for a spinning shaft reinforced with graphene nanoplatelets undergone the principle parametric resonance are determined and examined taking into account the gyroscopic effect. In this respect, the extracted equations of motion in our previous research (Ref. Asadi et al. (2023)) are implemented and efficiently upgraded. In the upgraded discretized equations the effect of the Rayleigh's damping and the varying spinning speed is included that leads to a different dynamical discretized governing equations. The previous research was about the free vibration analysis of spinning graphene-based shafts examined by an eigen-value problem analysis; while, in the current research an advanced mechanical analysis is addressed in details for the first time that is the dynamics instability of the aforementioned shaft subjected to the principal parametric resonance. The spinning speed of the shaft is considered to be varied harmonically as a function of time. Rayleigh's damping effect is applied to the governing equations in order to regard the energy loss of the system. Resorting to Bolotin's route, Floquet theory and β-Newmark method, the instability region and its accompanied boundaries are defined. Accordingly, the effects of the graphene nanoplatelet on the instability region are elucidated.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2003.06a
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pp.1768-1771
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2003
Hard turning replaces grinding for finishing process with expectations of higher productivity and demanded surface quality. Especially for the surface roughness as surface quality demanded in finishing process of hard turning, know-how of machining characteristics of hardened materials by cutting force analysis should be accumulated in company with achievement of precision of elements and high stiffness design technology in hard turning. Considering chip formation mechanism of hardened materials, adequate cutting conditions are selected for machining experiments and cutting forces are measured according to cutting conditions. Increase of cutting forces especially thrust force and increase of dynamic instability could occur in hard turning. Analysis of dynamic characteristics of the cutting forces is executed to investigate relation between dynamic instability and surface roughness in hard turning. Investigation on effects of relative motion of machining system generated by vibration due to dynamic instability shows that ultimate surface roughness could be predicted considering relative motion of machining system with geometrical surface roughness.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.11
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pp.1347-1352
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2009
Magnetic force driven six degree-of-freedom active vibration isolation system is developed. The velocity sensor using an electromagnetic principle that is commonly used in the vibration control is investigated since its phase lead characteristic causes an instability problem for a low frequency vibration. A lag-type compensator is adopted to reduce the phase lead and the stability test is performed by using a Bode analysis. The performance of the AVIS is validated by comparing with the passive isolation system by using the frequency responses.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2001.05a
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pp.207-212
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2001
In this paper, dynamic stability and vibration characteristics of a flexible shoe in drum brake systems are investigated. The frictional force between the drum and the shoe is assumed as a distributed frictional force, while the shoe is modeled as an elastic beam supported by two translational springs at both ends and elastic foundations. Governing equations of motion are derived by energy expressions, and numerical results are calculated by finite element method. Through the numerical simulation, critical distributed frictional forces are calculated by changing the stiffness of two translational springs and elastic foundation parameters. It is also shown that the beam loses its stability by flutter and divergence depending on the stiffness of elastic supports and elastic foundation parameters. Finally, the time responses of the beam corresponding to their instability types are demonstrated.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.11b
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pp.927-932
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2002
The stability ratio and vibrational amplitude of each tube inside a steam generator have different values. We estimate the characteristics of flow-induced vibration for CE type steam generator with various column and row number of the tube. To obtain the thermal-hydraulic data and stability ratio we use the ATHOS3-MODI and PIAT-FEI/TE code respectively. It turns out that the steam generator has a bounded central zone with the distributed values of the stability ratio and the vibrational amplitude, and those values across the zone boundary become decreased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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