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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