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Equivalent Linearization for the Nonstationary Response Analysis of Nonlinear Systems with Random Parameters / Huang, Ching-Tung in Journal of engineering mechanics, Vol. 132 N°5 (Mai 2006) 

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°5 (Mai 2006) . - 465-474 p. Titre : Equivalent Linearization for the Nonstationary Response Analysis of Nonlinear Systems with Random Parameters Titre original : Linéarisation Equivalente pour l'Analyse Non Stationnaire de Réponse des Systèmes Non-linéaires avec des Paramètres Aléatoires Type de document : texte imprimé Auteurs : Huang, Ching-Tung, Auteur ; Schueller, Gerhart L., Editeur scientifique ; Iwan, Wilfred D., Auteur Article en page(s) : 465-474 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Non  linear  response  Parameters  Excitation  Uncertainty  principles  Réponse  non  linéaire  Paramètres  Principes  d'incertitude Index. décimale : 621.34 Résumé : This paper presents an approach for analyzing nonlinear systems with parameter uncertainty subjected to stochastic excitation. The uncertain parameters are modeled as time-independent random variables. A general solution procedure based on equivalent linearization is presented. The set of orthogonal polynomials associated with the probability density function is used as the solution basis for the response moments. In addition, the instantaneous equivalent stiffness and damping matrices are approximated as quadratic random functions. The resulting Liapunov system with explicit random coefficients can then be converted into a deterministic system using the method of weighted residuals. Applications to single-degree-of-freedom uncertain systems are given and the accuracy of the results is validated. Cet article présente une approche pour analyser les systèmes non-linéaires avec l'incertitude de paramètre soumise à l'excitation stochastique. Les paramètres incertains sont modelés en tant que variables aléatoires indépendantes du temps. Un procédé général de solution basé sur la linéarisation équivalente est présenté. L'ensemble de polynômes orthogonaux s'est associé à la fonction de densité de probabilité est employé comme base de solution pour les moments de réponse. En outre, la rigidité et les matrices équivalentes instantanées d'atténuation sont rapprochées en tant que fonctions aléatoires quadratiques. Le système résultant de Liapunov avec des coefficients aléatoires explicites peut alors être converti en système déterministe en utilisant la méthode de résiduels pesés. Des applications aux systèmes incertains de simple-degré-de-liberté sont données et l'exactitude des résultats est validée. En ligne : cthuang@mail.ntust.edu.tw [article] Equivalent Linearization for the Nonstationary Response Analysis of Nonlinear Systems with Random Parameters = Linéarisation Equivalente pour l'Analyse Non Stationnaire de Réponse des Systèmes Non-linéaires avec des Paramètres Aléatoires [texte imprimé] / Huang, Ching-Tung, Auteur ; Schueller, Gerhart L., Editeur scientifique ; Iwan, Wilfred D., Auteur . - 465-474 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°5 (Mai 2006) . - 465-474 p. Mots-clés : Non  linear  response  Parameters  Excitation  Uncertainty  principles  Réponse  non  linéaire  Paramètres  Principes  d'incertitude Index. décimale : 621.34 Résumé : This paper presents an approach for analyzing nonlinear systems with parameter uncertainty subjected to stochastic excitation. The uncertain parameters are modeled as time-independent random variables. A general solution procedure based on equivalent linearization is presented. The set of orthogonal polynomials associated with the probability density function is used as the solution basis for the response moments. In addition, the instantaneous equivalent stiffness and damping matrices are approximated as quadratic random functions. The resulting Liapunov system with explicit random coefficients can then be converted into a deterministic system using the method of weighted residuals. Applications to single-degree-of-freedom uncertain systems are given and the accuracy of the results is validated. Cet article présente une approche pour analyser les systèmes non-linéaires avec l'incertitude de paramètre soumise à l'excitation stochastique. Les paramètres incertains sont modelés en tant que variables aléatoires indépendantes du temps. Un procédé général de solution basé sur la linéarisation équivalente est présenté. L'ensemble de polynômes orthogonaux s'est associé à la fonction de densité de probabilité est employé comme base de solution pour les moments de réponse. En outre, la rigidité et les matrices équivalentes instantanées d'atténuation sont rapprochées en tant que fonctions aléatoires quadratiques. Le système résultant de Liapunov avec des coefficients aléatoires explicites peut alors être converti en système déterministe en utilisant la méthode de résiduels pesés. Des applications aux systèmes incertains de simple-degré-de-liberté sont données et l'exactitude des résultats est validée. En ligne : cthuang@mail.ntust.edu.tw

Generalized Damped Wave Approach for Evaluating Seismic Shear Demands / Iwan, Wilfred D. in Journal of engineering mechanics, Vol. 131, N°12 (Decembre 2005) 

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 131, N°12 (Decembre 2005) . - 1248-1256 p. Titre : Generalized Damped Wave Approach for Evaluating Seismic Shear Demands Titre original : Approche Atténuée Généralisée de Vague pour Evaluer des Demandes Séismiques de Cisaillement Type de document : texte imprimé Auteurs : Iwan, Wilfred D., Auteur ; Huang, Ching-Tung, Auteur Article en page(s) : 1248-1256 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Earthquake  Beams  Structural  analysis  Modal  analysis  Seismic  effects  Tremblement  de  terre  Faisceaux  Analyse  structurale  Analyse  modale  Effets  séismiques Index. décimale : 621.34 Résumé : This Paper presents a new analytical approach for simple and explicit computation of the seismic base shear demand of structural systems that can be idealized by a uniform shear-beam model. The Approach is based on a Green's function representation for the relative displacement response that is assumed to be composed of exponentially decaying wave sequences. Explicit solutions for both the strain and displacement response are derived in terms of an effective ground velocity and displacement that can be computed incrementally from the ground acceleration. A physically motivated shear-beam systems referred to as the continuous spring-dashpot (CSD) model. The Response characteristics of three cases of the CSD model along with a shear beam equipped with a mass-proportional external damping are compared and discussed for the case of near-field earthquake excitation. Cet article présente une nouvelle approche analytique pour le calcul simple et explicite de la demande basse séismique de cisaillement des systèmes structuraux qui peuvent être idéalisés par un modèle uniforme de cisailler-faisceau. L'approche est basée sur une représentation de Green de fonction pour la réponse relative de déplacement on assume que qui se compose d'ordres se délabrants exponentiellement de vague. Des solutions explicites pour la contrainte et la réponse de déplacement sont dérivées en termes de vitesse et déplacement au sol efficaces qui peuvent être calculés incrémentalement de l'accélération au sol. Les systèmes physiquement motivés d'un cisailler-faisceau désignés sous le nom de l'ressort-amortisseur continu (CSD) modèlent. Les caractéristiques de réponse de trois cas du modèle de CSD avec un faisceau de cisaillement équipé d'une atténuation externe masse-proportionnelle sont comparées et discutées pour le cas de l'excitation de tremblement de terre de proche-champ. En ligne : cthuang@mail.ntust.edu.tw [article] Generalized Damped Wave Approach for Evaluating Seismic Shear Demands = Approche Atténuée Généralisée de Vague pour Evaluer des Demandes Séismiques de Cisaillement [texte imprimé] / Iwan, Wilfred D., Auteur ; Huang, Ching-Tung, Auteur . - 1248-1256 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 131, N°12 (Decembre 2005) . - 1248-1256 p. Mots-clés : Earthquake  Beams  Structural  analysis  Modal  analysis  Seismic  effects  Tremblement  de  terre  Faisceaux  Analyse  structurale  Analyse  modale  Effets  séismiques Index. décimale : 621.34 Résumé : This Paper presents a new analytical approach for simple and explicit computation of the seismic base shear demand of structural systems that can be idealized by a uniform shear-beam model. The Approach is based on a Green's function representation for the relative displacement response that is assumed to be composed of exponentially decaying wave sequences. Explicit solutions for both the strain and displacement response are derived in terms of an effective ground velocity and displacement that can be computed incrementally from the ground acceleration. A physically motivated shear-beam systems referred to as the continuous spring-dashpot (CSD) model. The Response characteristics of three cases of the CSD model along with a shear beam equipped with a mass-proportional external damping are compared and discussed for the case of near-field earthquake excitation. Cet article présente une nouvelle approche analytique pour le calcul simple et explicite de la demande basse séismique de cisaillement des systèmes structuraux qui peuvent être idéalisés par un modèle uniforme de cisailler-faisceau. L'approche est basée sur une représentation de Green de fonction pour la réponse relative de déplacement on assume que qui se compose d'ordres se délabrants exponentiellement de vague. Des solutions explicites pour la contrainte et la réponse de déplacement sont dérivées en termes de vitesse et déplacement au sol efficaces qui peuvent être calculés incrémentalement de l'accélération au sol. Les systèmes physiquement motivés d'un cisailler-faisceau désignés sous le nom de l'ressort-amortisseur continu (CSD) modèlent. Les caractéristiques de réponse de trois cas du modèle de CSD avec un faisceau de cisaillement équipé d'une atténuation externe masse-proportionnelle sont comparées et discutées pour le cas de l'excitation de tremblement de terre de proche-champ. En ligne : cthuang@mail.ntust.edu.tw

Optimal Nonlocal and Asymmetric Structural Damping using Regenerative Force Actuation Networks / Scruggs, J. T. in Journal of engineering mechanics, Vol. 132 N°9 (Septembre 2006) 

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°9 (Septembre 2006) . - 932-940 p. Titre : Optimal Nonlocal and Asymmetric Structural Damping using Regenerative Force Actuation Networks Titre original : Réseaux Régénérateurs Employants d'Atténuation Structuraux non Locaux et Asymétriques Optimaux de Mise en Action de Force Type de document : texte imprimé Auteurs : Scruggs, J. T., Auteur ; Iwan, Wilfred D., Auteur Article en page(s) : 932-940 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Damping  Structural  control  Optimization  Asymmetry  Networks  Excitation  Atténuation  Commande  structurale  Optimisation  Asymétrie  Réseaux Index. décimale : 621.34/624 Résumé : A regenerative force actuation (RFA) network consists of multiple electromechanical forcing devices distributed throughout a structural system and actuated in such a way as to reduce the response of the structure when it is subjected to an excitation. The associated electronics of the devices are connected together such that they are capable of sharing electrical power with each other. This makes it possible for some devices to extract mechanical energy from the structure while others reinject a portion of that energy back into the structure at other locations. The forcing capability of an RFA network is constrained by the requirement that the total network must always dissipate energy. As such, it differs from fully active control devices in that its operation requires only a small amount of external power. Furthermore, its power-sharing capability gives it a forcing versatility beyond that attainable with semiactive and traditional passive damping systems. In this paper, RFA networks are analyzed in the context of their ability to apply supplemental linear structural damping, taking into account dissipation due to electrical resistances and viscous damping associated with the actuators. It is shown that these systems can be used to produce nonlocal damping (i.e., damping forces between distant degrees of freedom) and asymmetric damping matrices. By comparison, semiactive and passive devices can only impose local damping forces. The more generalized linear damping capabilities of RFA networks are shown to yield significant improvements in linear-quadratic optimal performance in stationary response. Examples are given in which a RFA network is used in various configurations to reduce the stationary response of the three-story shear structure to stochastic base excitation. Un réseau régénérateur de la mise en action de force (MLDS) se compose des dispositifs forçants électromécaniques multiples distribués dans tout un système structural et actionnés de façon à réduire la réponse de la structure quand il est soumis à une excitation. L'électronique associée des dispositifs sont reliées ensemble tels qu'ils sont capables de partager le courant électrique avec l'un l'autre. Ceci permet pour que quelques dispositifs extrayent l'énergie mécanique à partir de la structure tandis que d'autres réinjectent une partie de cette énergie de nouveau dans la structure à d'autres endroits. Les possibilités forçantes d'un réseau de MLDS sont contraintes par la condition que tout le réseau doit toujours absorber l'énergie. En tant que tels, elles diffèrent des dispositifs entièrement actifs de commande du fait son opération exige seulement un peu de puissance externe. En outre, ses possibilités de partage de puissance lui donnent une polyvalence forçante au delà de cela possible avec la semi-finale active et le passif traditionnel atténuant des systèmes. En cet article, des réseaux de MLDS sont analysés dans le contexte de leur capacité d'appliquer l'atténuation structurale linéaire supplémentaire, tenant compte de la dissipation due aux résistances électriques et à l'atténuation visqueuse liées aux déclencheurs. On lui montre que ces systèmes peuvent être employés pour produire l'atténuation nonlocal (c.-à-d., atténuant des forces entre les degrés de liberté éloignés) et les matrices d'atténuation asymétriques. Par comparaison, les dispositifs semiactive et passifs peuvent seulement imposer les forces d'atténuation locales. Les possibilités d'atténuation linéaires plus généralisées des réseaux de MLDS sont montrées pour rapporter des améliorations significatives d'exécution optimale quadratique linéaire dans la réponse stationnaire. On donne des exemples dans lesquels un réseau de MLDS est employé dans diverses configurations pour réduire la réponse stationnaire de la structure de cisaillement de trois histoires à l'excitation basse stochastique. En ligne : scruggs@caltech.edu [article] Optimal Nonlocal and Asymmetric Structural Damping using Regenerative Force Actuation Networks = Réseaux Régénérateurs Employants d'Atténuation Structuraux non Locaux et Asymétriques Optimaux de Mise en Action de Force [texte imprimé] / Scruggs, J. T., Auteur ; Iwan, Wilfred D., Auteur . - 932-940 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°9 (Septembre 2006) . - 932-940 p. Mots-clés : Damping  Structural  control  Optimization  Asymmetry  Networks  Excitation  Atténuation  Commande  structurale  Optimisation  Asymétrie  Réseaux Index. décimale : 621.34/624 Résumé : A regenerative force actuation (RFA) network consists of multiple electromechanical forcing devices distributed throughout a structural system and actuated in such a way as to reduce the response of the structure when it is subjected to an excitation. The associated electronics of the devices are connected together such that they are capable of sharing electrical power with each other. This makes it possible for some devices to extract mechanical energy from the structure while others reinject a portion of that energy back into the structure at other locations. The forcing capability of an RFA network is constrained by the requirement that the total network must always dissipate energy. As such, it differs from fully active control devices in that its operation requires only a small amount of external power. Furthermore, its power-sharing capability gives it a forcing versatility beyond that attainable with semiactive and traditional passive damping systems. In this paper, RFA networks are analyzed in the context of their ability to apply supplemental linear structural damping, taking into account dissipation due to electrical resistances and viscous damping associated with the actuators. It is shown that these systems can be used to produce nonlocal damping (i.e., damping forces between distant degrees of freedom) and asymmetric damping matrices. By comparison, semiactive and passive devices can only impose local damping forces. The more generalized linear damping capabilities of RFA networks are shown to yield significant improvements in linear-quadratic optimal performance in stationary response. Examples are given in which a RFA network is used in various configurations to reduce the stationary response of the three-story shear structure to stochastic base excitation. Un réseau régénérateur de la mise en action de force (MLDS) se compose des dispositifs forçants électromécaniques multiples distribués dans tout un système structural et actionnés de façon à réduire la réponse de la structure quand il est soumis à une excitation. L'électronique associée des dispositifs sont reliées ensemble tels qu'ils sont capables de partager le courant électrique avec l'un l'autre. Ceci permet pour que quelques dispositifs extrayent l'énergie mécanique à partir de la structure tandis que d'autres réinjectent une partie de cette énergie de nouveau dans la structure à d'autres endroits. Les possibilités forçantes d'un réseau de MLDS sont contraintes par la condition que tout le réseau doit toujours absorber l'énergie. En tant que tels, elles diffèrent des dispositifs entièrement actifs de commande du fait son opération exige seulement un peu de puissance externe. En outre, ses possibilités de partage de puissance lui donnent une polyvalence forçante au delà de cela possible avec la semi-finale active et le passif traditionnel atténuant des systèmes. En cet article, des réseaux de MLDS sont analysés dans le contexte de leur capacité d'appliquer l'atténuation structurale linéaire supplémentaire, tenant compte de la dissipation due aux résistances électriques et à l'atténuation visqueuse liées aux déclencheurs. On lui montre que ces systèmes peuvent être employés pour produire l'atténuation nonlocal (c.-à-d., atténuant des forces entre les degrés de liberté éloignés) et les matrices d'atténuation asymétriques. Par comparaison, les dispositifs semiactive et passifs peuvent seulement imposer les forces d'atténuation locales. Les possibilités d'atténuation linéaires plus généralisées des réseaux de MLDS sont montrées pour rapporter des améliorations significatives d'exécution optimale quadratique linéaire dans la réponse stationnaire. On donne des exemples dans lesquels un réseau de MLDS est employé dans diverses configurations pour réduire la réponse stationnaire de la structure de cisaillement de trois histoires à l'excitation basse stochastique. En ligne : scruggs@caltech.edu

Steady-State Response of Yielding Shear Structure / Iwan, Wilfred D. in Journal of engineering mechanics, Vol. 96 N°6 (Novembre/Decembre 1970)

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 96 N°6 (Novembre/Decembre 1970) . - 1209-1228 p. Titre : Steady-State Response of Yielding Shear Structure Titre original : Réponse d'Etat d'Equilibre du Rapport de la Structure de Cisaillement Type de document : texte imprimé Auteurs : Iwan, Wilfred D., Auteur Article en page(s) : 1209-1228 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Beams  Building  Damping  Dynamics  Earthquakes  Engineering  mechanics  Hesteresis  Shear  Shear  stress  Structural  engineering  Vibration  Yield  Strength  Faisceaux  Bâtiment  Atténuation  Dynamique  Tremblements  de  terre  Mécanique  de  technologie  Cisaillement  Effort  de  cisaillement  Technologie  structurale  Rendement  Force Index. décimale : 621.34/624 Résumé : An approximate analytic technique is used to investigate the steady-state response of a continuous shear beam including both yielding and viscous dissipation. The yield model is one which gives a general class of systems having continuously rounded hysteresis loops. Two different effective damping parameters are defined for such a system; one based on observations of peak resopnse and the other based on bandwidth measurements. It is shown that the effective damping in each mode of the yielding system is strongly dependent on the excitation amplitude, and that the two different damping definitions can give results which differ by as much as 40%. The effective damping in the lowest several modes of the system may either decrease, remain nearly constant, or increase with increasing mode number depending on the parameters describing the system and the level of excitation. Une technique analytique approximative est employée pour étudier la réponse d'état d'équilibre d'un faisceau continu de cisaillement comprenant tous les deux qui rapportent et la dissipation visqueuse. Le modèle de rendement est un qui donne une classe générale des systèmes sans interruption ayant arrondi des boucles d'hystérésis. Deux paramètres d'atténuation efficaces différents sont définis pour un tel système ; on a basé sur des observations de resopnse maximal et de l'autre basé sur des mesures de largeur de bande. On lui montre que l'atténuation efficace en chaque mode du système de rendement dépend fortement de l'amplitude d'excitation, et que les deux définitions d'atténuation différentes peuvent donner des résultats ce qui diffèrent près pas moins de 40%. L'atténuation efficace dans le plus bas que plusieurs modes du système peuvent diminuer, rester presque constante, ou augmenter avec l'augmentation du nombre de mode selon les paramètres décrivant le système et le niveau de l'excitation. [article] Steady-State Response of Yielding Shear Structure = Réponse d'Etat d'Equilibre du Rapport de la Structure de Cisaillement [texte imprimé] / Iwan, Wilfred D., Auteur . - 1209-1228 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 96 N°6 (Novembre/Decembre 1970) . - 1209-1228 p. Mots-clés : Beams  Building  Damping  Dynamics  Earthquakes  Engineering  mechanics  Hesteresis  Shear  Shear  stress  Structural  engineering  Vibration  Yield  Strength  Faisceaux  Bâtiment  Atténuation  Dynamique  Tremblements  de  terre  Mécanique  de  technologie  Cisaillement  Effort  de  cisaillement  Technologie  structurale  Rendement  Force Index. décimale : 621.34/624 Résumé : An approximate analytic technique is used to investigate the steady-state response of a continuous shear beam including both yielding and viscous dissipation. The yield model is one which gives a general class of systems having continuously rounded hysteresis loops. Two different effective damping parameters are defined for such a system; one based on observations of peak resopnse and the other based on bandwidth measurements. It is shown that the effective damping in each mode of the yielding system is strongly dependent on the excitation amplitude, and that the two different damping definitions can give results which differ by as much as 40%. The effective damping in the lowest several modes of the system may either decrease, remain nearly constant, or increase with increasing mode number depending on the parameters describing the system and the level of excitation. Une technique analytique approximative est employée pour étudier la réponse d'état d'équilibre d'un faisceau continu de cisaillement comprenant tous les deux qui rapportent et la dissipation visqueuse. Le modèle de rendement est un qui donne une classe générale des systèmes sans interruption ayant arrondi des boucles d'hystérésis. Deux paramètres d'atténuation efficaces différents sont définis pour un tel système ; on a basé sur des observations de resopnse maximal et de l'autre basé sur des mesures de largeur de bande. On lui montre que l'atténuation efficace en chaque mode du système de rendement dépend fortement de l'amplitude d'excitation, et que les deux définitions d'atténuation différentes peuvent donner des résultats ce qui diffèrent près pas moins de 40%. L'atténuation efficace dans le plus bas que plusieurs modes du système peuvent diminuer, rester presque constante, ou augmenter avec l'augmentation du nombre de mode selon les paramètres décrivant le système et le niveau de l'excitation.