scholarly journals Numerical Analysis Technique for Stiffness Parameters Identification of Spatial Structures by Minimizing the Difference between the Calculated (Finite Element) and Natural Dynamic Characteristics

2020 ◽  
Vol 18 (3) ◽  
pp. 64
Author(s):  
P. I. Novikov
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Numerical Analysis ◽  
Dynamic Characteristics ◽  
Parameters Identification ◽  
Spatial Structures ◽  
Digital Twins ◽  
Analysis Technique ◽  
The Difference ◽  
Natural Dynamic

В статье приводится описание разработанной математически формализованной численно-аналитиче­ской методики идентификации параметров жесткости пространственных конструкций на основе минимизации расхождений расчетных и натурных динамических характеристик. Методика позволяет решать обратные некорректные динамические задачи параметрической идентификации жесткостных характеристик пространственных конструкций на основе инструментально выявленных частот и форм собственных колебаний значимой части спектра с применением современных численных методов моделирования механических систем и процедур нелинейного программирования, реализованных в универсальных программных комплексах ANSYS Mechanical и MATLAB. Методика основана на оригинальной формулировке задачи нелинейного программирования с ограничениями в виде неравенств для расчетных частот собственных колебаний. На начальном этапе, до старта минимизации, предусмотрено выделение приоритетных компонент минимизации, что позволяет решать динамические обратные задачи в условиях «контрастного» изменения значимой части спектра и кратно увеличить вычислительную эффективность процесса минимизации. Подход применим для исследования сложных расчетных схем. Методика может применяться как составная часть информационно-аналитико-математических моделей цифровых двойников (digital twins) на этапе валидации, идентификации математических моделей реальных, структурно сложных строительных объектов в составе современных систем динамического мониторинга.

Research of the Pile Bent Property under the Horizontal Load

2012 ◽  
Vol 204-208 ◽  
pp. 4465-4470 ◽  
Author(s):  
Jie Ping Tang ◽  
Yao Feng Xie ◽  
Ru Liu ◽  
Wei Qing Tang
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Numerical Analysis ◽  
Bending Moment ◽  
Horizontal Load ◽  
Analysis Software ◽  
Elastic Plastic ◽  
The Difference ◽  
Pile Length

The ship impact is one of the main reasons, causing damage to pile wharf. In order to explore the pile bent property under the horizontal load, the finite element numerical analysis software was used to construct the model of the bent, and the data of each pile of the bent has been obtained. According to this data, the basic changing rule of the bending moment and displacement of piles along the pile length was found. Comparing a single vertical pile and fork piles, the difference between them was got. And on that basis, this article preliminarily researched the elastic-plastic characteristics of pile bent.

The Discussion of Numerical Analysis Method about Underwater Bridge Pier Structure

2011 ◽  
Vol 243-249 ◽  
pp. 672-676
Author(s):  
Jun Min Shen ◽  
Hui Liu ◽  
Fu Guo Guo
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Numerical Analysis ◽  
Dynamic Characteristics ◽  
Deep Water ◽  
Analytical Method ◽  
Complex Structure ◽  
Bridge Piers ◽  
Analysis Method ◽  
Numerical Analysis Method ◽  
Finite Element Software

In deep water, the dynamic characteristics of bridge piers will be changed. Using the numerical analysis method and the finite element software ANSYS, this paper analyzed the influence of the dynamic characteristics of the pier under different depth of water. At the same time, compared with the analytical method, we found that the results between two methods are consistent. But to the complex structure, the numerical analysis method would be superior.

Analysis of the Shear Behavior of Fiber-Reinforced Foam Concrete Beams Using Non-Linear Finite Element Method

2021 ◽  
Vol 1042 ◽  
pp. 139-144
Author(s):  
Nizar Helmi ◽  
Mochammad Afifuddin ◽  
Muttaqin Hasan
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Numerical Analysis ◽  
Experimental Research ◽  
Shear Failure ◽  
Shear Behavior ◽  
Experimental Models ◽  
Fiber Reinforced ◽  
Foam Concrete ◽  
Strength Capacity ◽  
The Difference

Structural elements such as beams most times experience shear failure suddenly without prior warning and this is different from bending failure which occurs by gradual yielding of tensile reinforcement. A previous experimental research showed that the use of lightweight foam concrete with a fiber mixture has a higher ductility in comparison to the normal concrete. It is also one of the solutions to increase the shear strength capacity of concrete and also has the ability to cause relatively small crack patterns and spread. This research, therefore, aimed to determine the shear behavior of fiber-reinforced foam concrete using a finite element with 3-dimensional modeling in an ATENA V5 software. Moreover, the results obtained were were compared with the findings of the experimental research. The test object used was a beam designed with 15 cm x 30 cm x 220 cm dimensions and the stirrup spacing for the fiber-reinforced foam concrete (BBSN-20) was 20 cm while the normal beam (BN-25) had 25 cm. The numerical analysis was observed to have shown closer values to the experimental results with the difference in the ultimate load on the BBSN-20 and BN-25 recorded to be only 7.73% and 12.6% while the ultimate deflection was 6.92% and 32.45% respectively. Meanwhile, the beam destruction patterns in both the numerical and experimental models were similar but the numerical analysis showed the two beams modeled did not experience shear failure as planned.

Rotor Dynamics Analysis and Testing of a Turbomolecular Pump Rotor-Bearing System

2011 ◽  
Author(s):  
Chih-Neng Hsu ◽  
Hsiao-Wei D. Chiang ◽  
Yu-Meng Huang ◽  
Ying-Chia Fu ◽  
Kuo-Hsun Hsu ◽  
...  
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Numerical Analysis ◽  
Dynamic Characteristics ◽  
Critical Speed ◽  
Experimental Measurements ◽  
Pump System ◽  
Pump Rotor ◽  
Turbomolecular Pump ◽  
Rotor Bearing ◽  
Bearing System

This study is focused on the dynamic characteristics of a vertical turbomolecular pump (TMP) rotor-bearing system. The research methods can be divided into two parts, which are numerical analysis and experimental measurements. In numerical analysis, we use the finite element analysis software DyRoBeS and ANSYS to construct a two- and three-dimensional models of the rotor-bearing system. In the analysis process, by using the pump system assembly testing data, we can verify the rotor-bearing system finite element models under different boundary conditions. Next, we calculate the Campbell diagram to study the dynamic characteristics of the rotor-bearing system, and to compare with the experimental results to verify the models. Finally, we found the relationship between the rotor critical speed and the bearing stiffness in order to study the design of the molecular pump rotor and the bearing system. Experimental measurements were divided into two parts: static modal tests and dynamic measurements. Static modal tests can provide the natural frequencies of the rotor-bearing system. Waterfall diagrams of the dynamic tests can measure the pump system critical speed from zero speed up to the working speed crossing, and to insure that the pump working speed is far from the critical speed of at least 10% in the safe margin. In summary, the results of the experimental measurements and numerical analysis can provide the basis for the design tool for turbomolecular pump rotor-bearing system in order to identify and prevent pump vibrations.

scholarly journals Approbation оf the Method for Stiffness Parameters Identification of Spatial Structures on Experimental Stands

2020 ◽  
Vol 18 (2) ◽  
pp. 44
Author(s):  
A. M. Belostotsky ◽  
P. I. Novikov ◽  
A. A. Bakh ◽  
A. A. Krasnikov
Keyword(s):  
Parameters Identification ◽  
Spatial Structures ◽  
Digital Twins

Разработанная математически формализованная методика идентификации параметров жесткости математических (конечно-элементных) моделей пространственных конструкций апробирована на двух стендовых физических моделях «Конструктор» и «Этажерка». Особенностью стенда «Конструктор» является чувствительность частот и форм собственных колебаний значимой части спектра к вносимому намеренному повреждению, особенностью стенда «Этажерка» – бо́льшая индифферентность значимой части спектра к вносимым повреждениям. Выполнена идентификация параметров жесткости и дефектов различных состояний стендов. Показал практическую эффективность предложенный алгоритм выделения приоритетных компонент минимизации, обеспечивающий корректную идентификацию в условиях значимого, «контрастного» изменения значимой части спектра и значительно повышающий вычислительную эффективность эквивалентной задачи минимизации. Для детального исследования резонансных характеристик использован метод стоячих волн в оцифрованном варианте. Получены корректные результаты апробации для стенда «Конструктор». Для стенда «Этажерка» влияние погрешностей приводит к ошибкам локализации дефекта по высоте (уровню) повреждаемой «колонны», преодоление которых в рамках предложенной методики возможно за счет повышения точности компонент векторов форм или исследования более высоких общесистемных частот / форм собственных колебаний. В целом, результаты апробации показывают, что подход применим для исследования пространственных расчетных схем и может быть востребован, в том числе, как составная часть информационно-аналитико-математических моделей цифровых двойников (digital twins) в составе современных систем динамического мониторинга.

Numerical Analysis on Collision Process of Rigid Body and Box Girder

2013 ◽  
Vol 330 ◽  
pp. 331-337
Author(s):  
Rui Xiong ◽  
Jun Feng Shi ◽  
Qun Hui An ◽  
Tian Qing Yu
Keyword(s):  
Finite Element Method ◽  
Finite Element ◽  
Energy Transfer ◽  
Numerical Analysis ◽  
Dynamic Characteristics ◽  
Steel Plate ◽  
Collision Process ◽  
Box Girder ◽  
Damage Degree ◽  
Plate Rolling

Through analyzing the real collision process of a steel plate rolling sliding off a lorry and box girder flange of an overpass, the damage degree of box girder may be known, and in this article the collision process is also simulated by means of finite element method so that it may be obtained how the damaged girder collapses and the cracks propagate. Furthermore, the dynamic characteristics are studied during the collision process and the reliability of overpass section collision is analyzed from the angle of energy transfer and dissipation.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document