Experimental and numerical investigations of the responses of a cantilever beam possibly contacting a deformable and dissipative obstacle under harmonic excitation
被引:51
作者:
Andreaus, Ugo
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Univ Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, Via Eudossiana 18, I-00184 Rome, ItalyUniv Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, Via Eudossiana 18, I-00184 Rome, Italy
Andreaus, Ugo
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Baragatti, Paolo
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Univ Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, Via Eudossiana 18, I-00184 Rome, ItalyUniv Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, Via Eudossiana 18, I-00184 Rome, Italy
Baragatti, Paolo
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Placidi, Luca
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Int Telemat Univ Uninettuno, Fac Engn, Corso Vittorio Emanuele 2 39, I-00186 Rome, ItalyUniv Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, Via Eudossiana 18, I-00184 Rome, Italy
Placidi, Luca
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[1] Univ Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, Via Eudossiana 18, I-00184 Rome, Italy
[2] Int Telemat Univ Uninettuno, Fac Engn, Corso Vittorio Emanuele 2 39, I-00186 Rome, Italy
In this paper, the dynamics of a cantilever beam subjected to harmonic excitations and to the contact of an obstacle is studied with the help of experimental and numerical investigations. The steel flexible structure is excited close to the free end with a shaker and may come into contact with a deformable and dissipative obstacle. A technique for modeling contact phenomena using piece-wise linear dynamics is applied. A finite-dimensional modal model is developed through a Galerldn projection. Concentrated masses, dampers and forces are considered in the equations of motion in such a way that the boundary conditions are those of a cantilever beam. Numerical studies are conducted by assuming finite-time contact duration to investigate the frequency response of the impacted beam for different driving frequencies. Experimental results have been extrapolated through a displacement laser sensor and a load cell. The comparison between numerical and experimental results show many qualitative and quantitative similarities. The novelty of this paper can be synthetized in (a) the development of experimental results that are in good agreement with the numerical implementation of the introduced model; (b) the development of a comprehensive contact model of the beam with an unilateral, deformable and dissipative obstacle located close to the tip; (c) the possibility of accounting for higher modes for the cantilever beam problem, and hence of analyzing how the response varies when moving the excitation (and/or the obstacle) along the beam, and of investigating the effect of the linearly elastic deformability of the built-in end of the beam; (d) an easy and intuitive solution to the problem of accounting for spatially singular masses, dampers, springs and forces in the motion equations; (e) the possibility of accounting for finite gap and duration of the contact between beam and obstacle. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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Univ Roma La Sapienza, Fac Ingn Civile & Ind, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, I-00184 Rome, ItalyUniv Roma La Sapienza, Fac Ingn Civile & Ind, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, I-00184 Rome, Italy
Andreaus, U.
Baragatti, P.
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Andreaus, U.
Baragatti, P.
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Andreaus, Ugo
Chiaia, Bernardino
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Politecn Torino, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, Turin, ItalyUniv Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, Rome, Italy
Chiaia, Bernardino
Placidi, Luca
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Int Telemat Univ Uninettuno, Rome, ItalyUniv Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, Rome, Italy
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Univ Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, I-00184 Rome, ItalyUniv Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, I-00184 Rome, Italy
Andreaus, Ugo
Placidi, Luca
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Int Telemat Univ Uninettuno, Fac Engn, I-00186 Rome, ItalyUniv Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, I-00184 Rome, Italy
Placidi, Luca
Rega, Giuseppe
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Univ Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, I-00194 Rome, ItalyUniv Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, I-00184 Rome, Italy
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Andreaus, Ugo
Baragatti, Paolo
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Andreaus, U.
Baragatti, P.
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Andreaus, U.
Baragatti, P.
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Andreaus, Ugo
Chiaia, Bernardino
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Politecn Torino, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, Turin, ItalyUniv Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, Rome, Italy
Chiaia, Bernardino
Placidi, Luca
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Univ Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, I-00184 Rome, ItalyUniv Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, I-00184 Rome, Italy
Andreaus, Ugo
Placidi, Luca
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Placidi, Luca
Rega, Giuseppe
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Univ Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, I-00194 Rome, ItalyUniv Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, I-00184 Rome, Italy
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Univ Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, I-00184 Rome, ItalyUniv Roma La Sapienza, Dipartimento Ingn Strutturale & Geotecn, I-00184 Rome, Italy
Andreaus, Ugo
Baragatti, Paolo
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