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Active buckling control of a beam-column with circular cross-section using piezo-elastic supports and integral LQR control

Schaeffner, Maximilian ; Götz, Benedict ; Platz, Roland (2021)
Active buckling control of a beam-column with circular cross-section using piezo-elastic supports and integral LQR control.
In: Smart Materials and Structures, 2016, 25 (6)
doi: 10.26083/tuprints-00017750
Artikel, Zweitveröffentlichung, Postprint

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Kurzbeschreibung (Abstract)

Buckling of slender beam-columns subject to axial compressive loads represents a critical design constraint for light-weight structures. Active buckling control provides a possibility to stabilize slender beam-columns by active lateral forces or bending moments. In this paper, the potential of active buckling control of an axially loaded beam-column with circular solid cross-section by piezo-elastic supports is investigated experimentally. In the piezo-elastic supports, lateral forces of piezoelectric stack actuators are transformed into bending moments acting in arbitrary directions at the beam-column ends. A mathematical model of the axially loaded beam-column is derived to design an integral linear quadratic regulator (LQR) that stabilizes the system. The effectiveness of the stabilization concept is investigated in an experimental test setup and compared with the uncontrolled system. With the proposed active buckling control it is possible to stabilize the beam-column in arbitrary lateral direction for axial loads up to the theoretical critical buckling load of the system.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2021
Autor(en): Schaeffner, Maximilian ; Götz, Benedict ; Platz, Roland
Art des Eintrags: Zweitveröffentlichung
Titel: Active buckling control of a beam-column with circular cross-section using piezo-elastic supports and integral LQR control
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 2021
Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: 2016
Verlag: IOP
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: Smart Materials and Structures
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 25
(Heft-)Nummer: 6
DOI: 10.26083/tuprints-00017750
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/17750
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Herkunft: Zweitveröffentlichungsservice
Kurzbeschreibung (Abstract):

Buckling of slender beam-columns subject to axial compressive loads represents a critical design constraint for light-weight structures. Active buckling control provides a possibility to stabilize slender beam-columns by active lateral forces or bending moments. In this paper, the potential of active buckling control of an axially loaded beam-column with circular solid cross-section by piezo-elastic supports is investigated experimentally. In the piezo-elastic supports, lateral forces of piezoelectric stack actuators are transformed into bending moments acting in arbitrary directions at the beam-column ends. A mathematical model of the axially loaded beam-column is derived to design an integral linear quadratic regulator (LQR) that stabilizes the system. The effectiveness of the stabilization concept is investigated in an experimental test setup and compared with the uncontrolled system. With the proposed active buckling control it is possible to stabilize the beam-column in arbitrary lateral direction for axial loads up to the theoretical critical buckling load of the system.

Status: Postprint
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-177500
Zusätzliche Informationen:

Accepted Manuscript

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 16 Fachbereich Maschinenbau
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Systemzuverlässigkeit, Adaptronik und Maschinenakustik (SAM)
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio)
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 805: Beherrschung von Unsicherheit in lasttragenden Systemen des Maschinenbaus
TU-Projekte: DFG|SFB805|TP C7 Melz
DFG|SFB805|C2 Mechanische, mech
Hinterlegungsdatum: 26 Mär 2021 14:53
Letzte Änderung: 30 Mär 2021 05:44
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