Nonlinear System Modeling and Velocity feedback Compensation for Effective Force Testing / Jian Zhao in Journal of engineering mechanics, Vol.131, N° 3 (March 2005)  

Public ISBD [article]  inJournal of engineering mechanics > Vol.131, N° 3 (March 2005) . - 244-253 p. Titre : Nonlinear System Modeling and Velocity feedback Compensation for Effective Force Testing Titre original : Compensation de système de rétroaction non-linéaire de modeler et de vitesse pour l'essai efficace de force Type de document : texte imprimé Auteurs : Jian Zhao, Auteur ; French, Catharine ; Shield, Carol, Auteur ; Posbergh, Thomas, Auteur Année de publication : 2005 Article en page(s) : 244-253 p. Note générale : Génie Civil, Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Dynamic tests Simulation models Earthquakes Structural response Velocity Damping Essais dynamiques Modèles de simulation Tremblements terre Réponse structurale Vitesse Atténuation Index. décimale : 621.34/624 Résumé : Effective force testing (EFT) is a test procedure that can be usedto apply real-time earthquake loads to large-scale structural models. The Implementation of the EFT method requires velocity feedback compensation for the actuators in order to apply forces accurately to test structures. Nonlinearities in the servosystem have a significant impact on the velocity feedback compensation and test results when large flow demands are present, which can be caused by large structural velocities and/or large forces applied to the test structure. This paper presents a nonlinear servosystem model, upon which a nonlinear compensation scheme is proposed. The Model and compensation scheme are experimentally verified. The Results indicate that the proposed model accurately describes the servosystem behavior, and with the nonlinear velocity feedback compensation, real-time dynamic testing can be conducted using the EFT method. La force efficace examinant (EFT) est une méthode d'essai qui peut être usedto appliquent les charges en temps réel de tremblement de terre aux modèles structuraux à grande échelle. L'exécution de la méthode d'EFT exige de la compensation de rétroaction de vitesse pour les déclencheurs afin d'appliquer des forces exactement aux structures d'essai. Les non-linéarités dans le servosystème ont un impact significatif sur la compensation de rétroaction de vitesse et les résultats d'essai quand les grandes demandes d'écoulement sont présentes, qui peuvent être provoquées par de grandes vitesses structurales et/ou grandes forces appliquées à la structure d'essai. Cet article présente un modèle non-linéaire de servosystème, sur lequel on propose un arrangement non-linéaire de compensation. Le modèle et l'arrangement de compensation sont expérimentalement vérifiés. Les résultats indiquent que le modèle proposé décrit exactement le comportement de servosystème, et avec la compensation non-linéaire de rétroaction de vitesse, l'essai dynamique en temps réel peut être effectué en utilisant la méthode d'EFT. En ligne : zhao0058@iastate.edu, cfrench@umn.edu, posbergh@umn.edu [article] Nonlinear System Modeling and Velocity feedback Compensation for Effective Force Testing = Compensation de système de rétroaction non-linéaire de modeler et de vitesse pour l'essai efficace de force [texte imprimé] / Jian Zhao, Auteur ; French, Catharine ; Shield, Carol, Auteur ; Posbergh, Thomas, Auteur . - 2005 . - 244-253 p. Génie Civil, Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol.131, N° 3 (March 2005) . - 244-253 p. Mots-clés : Dynamic tests Simulation models Earthquakes Structural response Velocity Damping Essais dynamiques Modèles de simulation Tremblements terre Réponse structurale Vitesse Atténuation Index. décimale : 621.34/624 Résumé : Effective force testing (EFT) is a test procedure that can be usedto apply real-time earthquake loads to large-scale structural models. The Implementation of the EFT method requires velocity feedback compensation for the actuators in order to apply forces accurately to test structures. Nonlinearities in the servosystem have a significant impact on the velocity feedback compensation and test results when large flow demands are present, which can be caused by large structural velocities and/or large forces applied to the test structure. This paper presents a nonlinear servosystem model, upon which a nonlinear compensation scheme is proposed. The Model and compensation scheme are experimentally verified. The Results indicate that the proposed model accurately describes the servosystem behavior, and with the nonlinear velocity feedback compensation, real-time dynamic testing can be conducted using the EFT method. La force efficace examinant (EFT) est une méthode d'essai qui peut être usedto appliquent les charges en temps réel de tremblement de terre aux modèles structuraux à grande échelle. L'exécution de la méthode d'EFT exige de la compensation de rétroaction de vitesse pour les déclencheurs afin d'appliquer des forces exactement aux structures d'essai. Les non-linéarités dans le servosystème ont un impact significatif sur la compensation de rétroaction de vitesse et les résultats d'essai quand les grandes demandes d'écoulement sont présentes, qui peuvent être provoquées par de grandes vitesses structurales et/ou grandes forces appliquées à la structure d'essai. Cet article présente un modèle non-linéaire de servosystème, sur lequel on propose un arrangement non-linéaire de compensation. Le modèle et l'arrangement de compensation sont expérimentalement vérifiés. Les résultats indiquent que le modèle proposé décrit exactement le comportement de servosystème, et avec la compensation non-linéaire de rétroaction de vitesse, l'essai dynamique en temps réel peut être effectué en utilisant la méthode d'EFT. En ligne : zhao0058@iastate.edu, cfrench@umn.edu, posbergh@umn.edu

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Two - dimensional DDA contact constitutive model for simulating rock fragmentation / Yu-Yong Jiao in Journal of engineering mechanics, Vol. 138 N° 2 (Fevrier 2012)  

Public ISBD [article]  inJournal of engineering mechanics > Vol. 138 N° 2 (Fevrier 2012) . - pp.199-209 Titre : Two - dimensional DDA contact constitutive model for simulating rock fragmentation Type de document : texte imprimé Auteurs : Yu-Yong Jiao, Auteur ; Xiu-Li Zhang, Auteur ; Jian Zhao, Auteur Année de publication : 2012 Article en page(s) : pp.199-209 Note générale : Mécanique appliquée Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Rocks Deformation Contracts Simulation Constitutive models Résumé : Due to the difficulties of fracture mechanics in dealing with multicrack problems, the continuum-based numerical methods always encounter mathematical problems when modeling rock fragmentation, so the alternative discontinuum-based numerical approaches are worth trying. This paper presents a new two-dimensional contact constitutive model for the discontinuous deformation analysis (DDA) method to simulate the fragmentation of jointed rock. This contact constitutive model consists of a two-phase force-displacement relation in the nomal direction and the Mohr-Coulomb criterion in the shear direction. The two-phase force-displacement relation is imposed in the normal direction of the block interface, instead of the penalty contacting spring. The first phase functions as the original penalty spring, and the second phase serves as a cohesive component. This new contact constitutive model was incorporated into the original DDA code, and four examples were computed for verification. The simulated results agree favorably with those obtained from physical tests and other numerical simulation, showing that the proposed method can simulate the whole process of rock fragmentation and can deal with cases of intact rock, rock mass with nonpenetrative joints, and even blocky rock structures. Furthermore, due to the nature of the triangular block shape, the proposed model can avoid the mesh dependence problem. Note de contenu : Article Outline 1. Introduction 2. Discontinuous Deformation Analysis Method 1. Displacement Pattern 2. Equilibrium Equation 3. Kinetic Condition 3. Simulation of Rock Inhomogeneity 4. Proposed Contact Constitutive Model 1. Two-Phase Relation of Cohesive Force and Relative Displacement 2. Criterion for Shear Failure of the Artificial Interface 5. Verification Examples 1. Numerical Tests of Brazilian Disks 1. Brazilian Disk with a Central Hole: Example I 2. Brazilian Disk with an Eccentric Hole: Example II 2. Simulation of Tunnel Collapse: Example III 3. Simulation of Progressive Failure in Natural Rock Slope: Example IV 6. Concluding Remarks ISSN : 0733-9399 En ligne : http://ascelibrary.org/emo/resource/1/jenmdt/v138/i2/p199_s1?isAuthorized=no [article] Two - dimensional DDA contact constitutive model for simulating rock fragmentation [texte imprimé] / Yu-Yong Jiao, Auteur ; Xiu-Li Zhang, Auteur ; Jian Zhao, Auteur . - 2012 . - pp.199-209. Mécanique appliquée Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 138 N° 2 (Fevrier 2012) . - pp.199-209 Mots-clés : Rocks Deformation Contracts Simulation Constitutive models Résumé : Due to the difficulties of fracture mechanics in dealing with multicrack problems, the continuum-based numerical methods always encounter mathematical problems when modeling rock fragmentation, so the alternative discontinuum-based numerical approaches are worth trying. This paper presents a new two-dimensional contact constitutive model for the discontinuous deformation analysis (DDA) method to simulate the fragmentation of jointed rock. This contact constitutive model consists of a two-phase force-displacement relation in the nomal direction and the Mohr-Coulomb criterion in the shear direction. The two-phase force-displacement relation is imposed in the normal direction of the block interface, instead of the penalty contacting spring. The first phase functions as the original penalty spring, and the second phase serves as a cohesive component. This new contact constitutive model was incorporated into the original DDA code, and four examples were computed for verification. The simulated results agree favorably with those obtained from physical tests and other numerical simulation, showing that the proposed method can simulate the whole process of rock fragmentation and can deal with cases of intact rock, rock mass with nonpenetrative joints, and even blocky rock structures. Furthermore, due to the nature of the triangular block shape, the proposed model can avoid the mesh dependence problem. Note de contenu : Article Outline 1. Introduction 2. Discontinuous Deformation Analysis Method 1. Displacement Pattern 2. Equilibrium Equation 3. Kinetic Condition 3. Simulation of Rock Inhomogeneity 4. Proposed Contact Constitutive Model 1. Two-Phase Relation of Cohesive Force and Relative Displacement 2. Criterion for Shear Failure of the Artificial Interface 5. Verification Examples 1. Numerical Tests of Brazilian Disks 1. Brazilian Disk with a Central Hole: Example I 2. Brazilian Disk with an Eccentric Hole: Example II 2. Simulation of Tunnel Collapse: Example III 3. Simulation of Progressive Failure in Natural Rock Slope: Example IV 6. Concluding Remarks ISSN : 0733-9399 En ligne : http://ascelibrary.org/emo/resource/1/jenmdt/v138/i2/p199_s1?isAuthorized=no

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