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Auto-Parametric Vibration of a Cable-Stayed-Beam Structure under Random Excitation / Fujino, Yozo in Journal of engineering mechanics, Vol. 132 N°3 (Mars 2006) 

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°3 (Mars 2006) . - 279-286 p. Titre : Auto-Parametric Vibration of a Cable-Stayed-Beam Structure under Random Excitation Titre original : La Vibration Paramétrique Automatique d'une Structure de Faisceau Restée par Câble sous une Excitation Aléatoire Type de document : texte imprimé Auteurs : Fujino, Yozo, Auteur ; Schueller, Gerhart L., Editeur scientifique ; Xia, Yong, Auteur Article en page(s) : 279-286 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bridges  Cable  stayed  Beams  Excitation  Vibration  Structural  stability  Ponts  Câble  resté  Faisceaux  Stabilité  structurale Index. décimale : 621.34 Résumé : Auto parametric vibration of a cable stayed beam structure under a random excitation is first studied numerically with emphasis on cable local vibration. A simplified 3 degree of freedom model that includes linear as well as nonlinear coupling terms between the cable and beam is employed. The General equivalent linearization method is applied to obtain the random response of the nonlinear system. Results show that when the vertical random excitation to the beam exceeds a critical value, the horizontal motions of the cable and beam and excited due to the auto parametric nonlinear coupling. In this motion, the structural response possesses a non stationary characteristic, even though the loading is a stationary random process. The Lyaponov exponent technique is applied to investigate the stability property of the auto parametric vibration, under harmonic, random, and combined excitations. Effects of the natural frequency ratio and damping on the stability are also investigated. La vibration paramétrique automatique d'une structure de faisceau restée par câble sous une excitation aléatoire est d'abord étudiée numériquement avec l'accent sur la vibration de gens du pays de câble. Des 3 degrés simplifié de modèle de liberté qui inclut linéaire aussi bien que l'accouplement non-linéaire nomment entre le câble et le faisceau sont utilisés. La méthode équivalente générale de linéarisation est appliquée pour obtenir la réponse aléatoire du système non-linéaire. Les résultats prouvent que quand l'excitation aléatoire verticale au faisceau excède une valeur critique, les mouvements horizontaux du câble et du faisceau et en raison passionnant de l'accouplement non-linéaire paramétrique automatique. Dans ce mouvement, la réponse structurale possède une caractéristique non stationnaire, quoique le chargement soit un processus aléatoire stationnaire. La technique d'exposant de Lyaponov est appliquée pour étudier la propriété de stabilité de la vibration paramétrique automatique, sous l'harmonique, aléatoire, et les excitations combinées. Des effets du rapport normal et de l'atténuation de fréquence sur la stabilité sont également étudiés. En ligne : xiayong@bridge.t.u-tokyo.ac.jp, fujino@civil.t.u-tokyo.ac.jp [article] Auto-Parametric Vibration of a Cable-Stayed-Beam Structure under Random Excitation = La Vibration Paramétrique Automatique d'une Structure de Faisceau Restée par Câble sous une Excitation Aléatoire [texte imprimé] / Fujino, Yozo, Auteur ; Schueller, Gerhart L., Editeur scientifique ; Xia, Yong, Auteur . - 279-286 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°3 (Mars 2006) . - 279-286 p. Mots-clés : Bridges  Cable  stayed  Beams  Excitation  Vibration  Structural  stability  Ponts  Câble  resté  Faisceaux  Stabilité  structurale Index. décimale : 621.34 Résumé : Auto parametric vibration of a cable stayed beam structure under a random excitation is first studied numerically with emphasis on cable local vibration. A simplified 3 degree of freedom model that includes linear as well as nonlinear coupling terms between the cable and beam is employed. The General equivalent linearization method is applied to obtain the random response of the nonlinear system. Results show that when the vertical random excitation to the beam exceeds a critical value, the horizontal motions of the cable and beam and excited due to the auto parametric nonlinear coupling. In this motion, the structural response possesses a non stationary characteristic, even though the loading is a stationary random process. The Lyaponov exponent technique is applied to investigate the stability property of the auto parametric vibration, under harmonic, random, and combined excitations. Effects of the natural frequency ratio and damping on the stability are also investigated. La vibration paramétrique automatique d'une structure de faisceau restée par câble sous une excitation aléatoire est d'abord étudiée numériquement avec l'accent sur la vibration de gens du pays de câble. Des 3 degrés simplifié de modèle de liberté qui inclut linéaire aussi bien que l'accouplement non-linéaire nomment entre le câble et le faisceau sont utilisés. La méthode équivalente générale de linéarisation est appliquée pour obtenir la réponse aléatoire du système non-linéaire. Les résultats prouvent que quand l'excitation aléatoire verticale au faisceau excède une valeur critique, les mouvements horizontaux du câble et du faisceau et en raison passionnant de l'accouplement non-linéaire paramétrique automatique. Dans ce mouvement, la réponse structurale possède une caractéristique non stationnaire, quoique le chargement soit un processus aléatoire stationnaire. La technique d'exposant de Lyaponov est appliquée pour étudier la propriété de stabilité de la vibration paramétrique automatique, sous l'harmonique, aléatoire, et les excitations combinées. Des effets du rapport normal et de l'atténuation de fréquence sur la stabilité sont également étudiés. En ligne : xiayong@bridge.t.u-tokyo.ac.jp, fujino@civil.t.u-tokyo.ac.jp

Constitutive Model of High-Damping Rubber Materials / Yoshida, Junji in Journal of engineering mechanics, Vol. 130 N°2 (Fevrier 2004) 

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°2 (Fevrier 2004) . - 129-141 p. Titre : Constitutive Model of High-Damping Rubber Materials Titre original : Modèle Constitutif des Matériaux en Caoutchouc d'Atténuation Elevés Type de document : texte imprimé Auteurs : Yoshida, Junji, Auteur ; Ghanem, Roger G., Editeur scientifique ; Fujino, Yozo ; Abe, Masato, Auteur Article en page(s) : 129-141 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Constitutive  models  Damping  Rubber  Mathematical  models  Modèles  constitutifs  Atténuation  Caoutchouc  Modèles  mathématiques Index. décimale : 621.34 Résumé : A mathematical model of high-damping rubber materials is developed. First the material experiments necessary for modeling are systematically conducted. Then, on the basis of the results of the material experiments, a constitutive model for rubber materials is proposed. The model is decomposed into two parts. The first part consists of an elastoplastic body with a strain-dependent isotropic hardening law and it represents the energy dissipation of the material, while the second part consists of a hyperelastic body with a damage model and it expresses the evolutional direction of the stress tensor. By comparing the experimental results with the simulation by the model, the model is found to well approximate the behaviors of high-damping rubber materials. Finally, a hybrid analysis method is proposed. In this method, the strain field of laminated rubber bearings measured by image processing is combined with the numerical analysis to confirm the applicability of the proposed model to the bearing. In addition, by this hybrid analysis method, the bulk modulus of rubber material is also computed. Un modèle mathématique des matériaux en caoutchouc d'atténuation élevés est développé. D'abord les expériences matérielles nécessaires pour modeler sont systématiquement entreprises. Puis, sur la base des résultats des expériences matérielles, on propose un modèle constitutif pour les matériaux en caoutchouc. Le modèle est décomposé en deux parts. La première partie se compose d'un corps élastoplastique avec une loi durcissante isotrope dépendante de contrainte et elle représente la dissipation d'énergie du matériel, alors que la deuxième partie se compose d'un corps hyper-élastique avec un modèle de dommages et elle exprime la direction évolutive du tenseur d'effort. En comparant les résultats expérimentaux à la simulation par le modèle, le modèle s'avère pour jaillir approximatif les comportements des matériaux en caoutchouc d'atténuation élevés. En conclusion, on propose une méthode hybride d'analyse. Dans cette méthode, le champ de contrainte des roulements en caoutchouc stratifiés mesurés par le traitement d'image est combiné avec l'analyse numérique pour confirmer l'applicabilité du modèle proposé au roulement. En outre, par cette méthode hybride d'analyse, le module en bloc du matériel en caoutchouc est également calculé. En ligne : jyoshida@ccn.yamanashi.ac.jp, masato@bridge.t.u-tokyo.ac.jp, fujino@bridge.t.u-t [...] [article] Constitutive Model of High-Damping Rubber Materials = Modèle Constitutif des Matériaux en Caoutchouc d'Atténuation Elevés [texte imprimé] / Yoshida, Junji, Auteur ; Ghanem, Roger G., Editeur scientifique ; Fujino, Yozo ; Abe, Masato, Auteur . - 129-141 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°2 (Fevrier 2004) . - 129-141 p. Mots-clés : Constitutive  models  Damping  Rubber  Mathematical  models  Modèles  constitutifs  Atténuation  Caoutchouc  Modèles  mathématiques Index. décimale : 621.34 Résumé : A mathematical model of high-damping rubber materials is developed. First the material experiments necessary for modeling are systematically conducted. Then, on the basis of the results of the material experiments, a constitutive model for rubber materials is proposed. The model is decomposed into two parts. The first part consists of an elastoplastic body with a strain-dependent isotropic hardening law and it represents the energy dissipation of the material, while the second part consists of a hyperelastic body with a damage model and it expresses the evolutional direction of the stress tensor. By comparing the experimental results with the simulation by the model, the model is found to well approximate the behaviors of high-damping rubber materials. Finally, a hybrid analysis method is proposed. In this method, the strain field of laminated rubber bearings measured by image processing is combined with the numerical analysis to confirm the applicability of the proposed model to the bearing. In addition, by this hybrid analysis method, the bulk modulus of rubber material is also computed. Un modèle mathématique des matériaux en caoutchouc d'atténuation élevés est développé. D'abord les expériences matérielles nécessaires pour modeler sont systématiquement entreprises. Puis, sur la base des résultats des expériences matérielles, on propose un modèle constitutif pour les matériaux en caoutchouc. Le modèle est décomposé en deux parts. La première partie se compose d'un corps élastoplastique avec une loi durcissante isotrope dépendante de contrainte et elle représente la dissipation d'énergie du matériel, alors que la deuxième partie se compose d'un corps hyper-élastique avec un modèle de dommages et elle exprime la direction évolutive du tenseur d'effort. En comparant les résultats expérimentaux à la simulation par le modèle, le modèle s'avère pour jaillir approximatif les comportements des matériaux en caoutchouc d'atténuation élevés. En conclusion, on propose une méthode hybride d'analyse. Dans cette méthode, le champ de contrainte des roulements en caoutchouc stratifiés mesurés par le traitement d'image est combiné avec l'analyse numérique pour confirmer l'applicabilité du modèle proposé au roulement. En outre, par cette méthode hybride d'analyse, le module en bloc du matériel en caoutchouc est également calculé. En ligne : jyoshida@ccn.yamanashi.ac.jp, masato@bridge.t.u-tokyo.ac.jp, fujino@bridge.t.u-t [...]

Semiactive Damping of Stay Cables / Johnson, Erik A. in Journal of engineering mechanics, Vol. 133 N°1 (Janvier 2007) 

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 133 N°1 (Janvier 2007) . - 1-11 p. Titre : Semiactive Damping of Stay Cables Titre original : Atténuation Semi-Finale-Active des Câbles de Séjour Type de document : texte imprimé Auteurs : Johnson, Erik A., Auteur ; Masud, Arif, Editeur scientifique ; Fujino, Yozo ; Spencer, Billie F. ; Baker, Greg A., Auteur Article en page(s) : 1-11 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Damping  Structural  control  Vibration  Cables  Atténuation  Commande  structurale  Câbles Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : Stay cables, such as are used in cable-stayed bridges, are prone to vibration due to their low inherent damping characteristics. Transversely-attached passive viscous dampers have been implemented in many bridges to dampen such vibration. Several studies have investigated optimal passive linear viscous dampers; however, even the optimal passive device can only add a small amount of damping to the cable when attached a reasonable distance from the cable/deck anchorage. This paper investigates the potential for improved damping using semiactive devices. The equations of motion of the cable/damper system are derived using an assumed modes approach and a control-oriented model is developed. The control-oriented model is shown to be more accurate than other models and facilitates low-order control designs. The effectiveness of passive linear viscous dampers is reviewed. The response of a cable with passive, active and semiactive dampers is studied. The response with a semiactive damper is found to be dramatically reduced compared to the optimal passive linear viscous damper for typical damper configurations, thus demonstrating the potential benefits using a semiactive damper for absorbing cable vibratory energy. Etayer les câbles, comme sont employés dans des ponts restés par câble, sont à vibration encline due à leurs basses caractéristiques d'atténuation inhérentes. Des amortisseurs visqueux passifs transversalement joints ont été mis en application dans beaucoup de ponts pour amortir une telle vibration. Plusieurs études ont étudié les amortisseurs visqueux linéaires passifs optimaux ; cependant, même le dispositif passif optimal peut seulement ajouter un peu d'atténuation au câble une fois attaché une distance raisonnable de l'ancrage de câble/plate-forme. Cet article étudie le potentiel pour les dispositifs semiactive employants de atténuation améliorés. Les équations du mouvement du système d'amortisseur de câble sont employer dérivé des modes assumés s'approchent et un modèle orienté par commande est développé. Le modèle orienté par commande s'avère plus précis que d'autres modèles et facilite des conceptions d'ordre réduit de commande. L'efficacité des amortisseurs visqueux linéaires passifs est passée en revue. La réponse d'un câble avec les amortisseurs passifs, actifs et semiactive est étudiée. La réponse avec un amortisseur semiactive s'avère pour être nettement réduite comparée à l'amortisseur visqueux linéaire passif optimal pour des configurations typiques d'amortisseur, de ce fait démontrant les avantages de potentiel en utilisant un amortisseur semiactive pour l'énergie vibratoire de câble absorbant. DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : johnsonE@usc.edu, fujino@bridge.t.u-tokyo.ac.jp [article] Semiactive Damping of Stay Cables = Atténuation Semi-Finale-Active des Câbles de Séjour [texte imprimé] / Johnson, Erik A., Auteur ; Masud, Arif, Editeur scientifique ; Fujino, Yozo ; Spencer, Billie F. ; Baker, Greg A., Auteur . - 1-11 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 133 N°1 (Janvier 2007) . - 1-11 p. Mots-clés : Damping  Structural  control  Vibration  Cables  Atténuation  Commande  structurale  Câbles Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : Stay cables, such as are used in cable-stayed bridges, are prone to vibration due to their low inherent damping characteristics. Transversely-attached passive viscous dampers have been implemented in many bridges to dampen such vibration. Several studies have investigated optimal passive linear viscous dampers; however, even the optimal passive device can only add a small amount of damping to the cable when attached a reasonable distance from the cable/deck anchorage. This paper investigates the potential for improved damping using semiactive devices. The equations of motion of the cable/damper system are derived using an assumed modes approach and a control-oriented model is developed. The control-oriented model is shown to be more accurate than other models and facilitates low-order control designs. The effectiveness of passive linear viscous dampers is reviewed. The response of a cable with passive, active and semiactive dampers is studied. The response with a semiactive damper is found to be dramatically reduced compared to the optimal passive linear viscous damper for typical damper configurations, thus demonstrating the potential benefits using a semiactive damper for absorbing cable vibratory energy. Etayer les câbles, comme sont employés dans des ponts restés par câble, sont à vibration encline due à leurs basses caractéristiques d'atténuation inhérentes. Des amortisseurs visqueux passifs transversalement joints ont été mis en application dans beaucoup de ponts pour amortir une telle vibration. Plusieurs études ont étudié les amortisseurs visqueux linéaires passifs optimaux ; cependant, même le dispositif passif optimal peut seulement ajouter un peu d'atténuation au câble une fois attaché une distance raisonnable de l'ancrage de câble/plate-forme. Cet article étudie le potentiel pour les dispositifs semiactive employants de atténuation améliorés. Les équations du mouvement du système d'amortisseur de câble sont employer dérivé des modes assumés s'approchent et un modèle orienté par commande est développé. Le modèle orienté par commande s'avère plus précis que d'autres modèles et facilite des conceptions d'ordre réduit de commande. L'efficacité des amortisseurs visqueux linéaires passifs est passée en revue. La réponse d'un câble avec les amortisseurs passifs, actifs et semiactive est étudiée. La réponse avec un amortisseur semiactive s'avère pour être nettement réduite comparée à l'amortisseur visqueux linéaire passif optimal pour des configurations typiques d'amortisseur, de ce fait démontrant les avantages de potentiel en utilisant un amortisseur semiactive pour l'énergie vibratoire de câble absorbant. DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : johnsonE@usc.edu, fujino@bridge.t.u-tokyo.ac.jp

Three-Dimensional Finite-Element Analysis of High Damping Rubber Bearings / Yoshida, Junji in Journal of engineering mechanics, Vol. 130 N°5 (Mai 2004) 

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°5 (Mai 2004) . - 607-620 p. Titre : Three-Dimensional Finite-Element Analysis of High Damping Rubber Bearings Titre original : Analyse Tridimensionnelle d'Elément Finie des Roulements en Caoutchouc d'Atténuation Elevés Type de document : texte imprimé Auteurs : Yoshida, Junji, Auteur ; Abe, Masato, Auteur ; Fujino, Yozo ; Watanabe, Hiroshi ; Ghanem, Roger G., Editeur scientifique Article en page(s) : 607-620 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Finite  element  method  Base  isolation  Bearing  capacity  Seismic  response  Triaxial  loads  Elastomer  Three-dimensional  analysis  Damping  Méthode  d'élément  fini  Isolement  bas  Effets  seismiques  Capacité  de  roulement  Charges  à  trois  axes  Elastomére  Analyse  tridimensionnelle  Atténuation Index. décimale : 621.34/624 Résumé : A three-dimensional finite element modeling of high damping rubber bearings is studied. At first, the constitutive model of high damping rubber materials proposed by the writers is formulated in order to derive the constitutive tensor, which is required in the application of the finite element method. Second, a mixed finite-element method consistent with the proposed constitutive model is described. In this method, slightly compressible materials with rate form constitutive models are applied. Then, using the constitutive model and the finite-element method, a three-dimensional finite element model of high damping rubber bearings is constructed. The simulations by the model are found to be in good agreement with the experimental results of the bearing. Finally, complex deformation such as torsional or rotational deformation of the bearing are simulated by the finite-element model, and the design equations for these deformation are proposed on the basis of the simulations or experimental results. Modélisation finie tridimensionnelle d'élément des roulements en caoutchouc d'atténuation élevés est étudié. Au début, le modèle constitutif des matériaux en caoutchouc d'atténuation élevés proposés par les auteurs est formulé afin de dériver le tenseur constitutif, qui est exigé dans l'application de la méthode d'élément fini. En second lieu, une méthode d'élément fini mélangée conformée au modèle constitutif proposé est décrite. Dans cette méthode, des matériaux légèrement compressibles avec les modèles constitutifs de forme de taux sont appliqués. Puis, en utilisant le modèle constitutif et la méthode d'élément fini, un modèle fini tridimensionnel d'élément des roulements en caoutchouc d'atténuation élevés est construit. Les simulations par le modèle s'avèrent en bon accord avec les résultats expérimentaux du roulement. En conclusion, la déformation complexe telle que la déformation de torsion ou de rotation du roulement sont simulées par le modèle fini d'élément, et les équations de conception pour des ces déformation sont proposées sur la base des simulations ou des résultats expérimentaux. En ligne : jyoshida@ccn.yamanashi.ac.jp, masato@bridge.t.u.tokyo.ac.jp, fujino@bridge.t.u-t [...] [article] Three-Dimensional Finite-Element Analysis of High Damping Rubber Bearings = Analyse Tridimensionnelle d'Elément Finie des Roulements en Caoutchouc d'Atténuation Elevés [texte imprimé] / Yoshida, Junji, Auteur ; Abe, Masato, Auteur ; Fujino, Yozo ; Watanabe, Hiroshi ; Ghanem, Roger G., Editeur scientifique . - 607-620 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°5 (Mai 2004) . - 607-620 p. Mots-clés : Finite  element  method  Base  isolation  Bearing  capacity  Seismic  response  Triaxial  loads  Elastomer  Three-dimensional  analysis  Damping  Méthode  d'élément  fini  Isolement  bas  Effets  seismiques  Capacité  de  roulement  Charges  à  trois  axes  Elastomére  Analyse  tridimensionnelle  Atténuation Index. décimale : 621.34/624 Résumé : A three-dimensional finite element modeling of high damping rubber bearings is studied. At first, the constitutive model of high damping rubber materials proposed by the writers is formulated in order to derive the constitutive tensor, which is required in the application of the finite element method. Second, a mixed finite-element method consistent with the proposed constitutive model is described. In this method, slightly compressible materials with rate form constitutive models are applied. Then, using the constitutive model and the finite-element method, a three-dimensional finite element model of high damping rubber bearings is constructed. The simulations by the model are found to be in good agreement with the experimental results of the bearing. Finally, complex deformation such as torsional or rotational deformation of the bearing are simulated by the finite-element model, and the design equations for these deformation are proposed on the basis of the simulations or experimental results. Modélisation finie tridimensionnelle d'élément des roulements en caoutchouc d'atténuation élevés est étudié. Au début, le modèle constitutif des matériaux en caoutchouc d'atténuation élevés proposés par les auteurs est formulé afin de dériver le tenseur constitutif, qui est exigé dans l'application de la méthode d'élément fini. En second lieu, une méthode d'élément fini mélangée conformée au modèle constitutif proposé est décrite. Dans cette méthode, des matériaux légèrement compressibles avec les modèles constitutifs de forme de taux sont appliqués. Puis, en utilisant le modèle constitutif et la méthode d'élément fini, un modèle fini tridimensionnel d'élément des roulements en caoutchouc d'atténuation élevés est construit. Les simulations par le modèle s'avèrent en bon accord avec les résultats expérimentaux du roulement. En conclusion, la déformation complexe telle que la déformation de torsion ou de rotation du roulement sont simulées par le modèle fini d'élément, et les équations de conception pour des ces déformation sont proposées sur la base des simulations ou des résultats expérimentaux. En ligne : jyoshida@ccn.yamanashi.ac.jp, masato@bridge.t.u.tokyo.ac.jp, fujino@bridge.t.u-t [...]