<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.1 20151215//EN" "http://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.1/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xml:lang="en" article-type="other" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">SV</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">SV</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">SV</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Sound &#x0026; Vibration</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">2693-1443</issn>
<issn pub-type="ppub">1541-0161</issn>
<publisher>
<publisher-name>Tech Science Press</publisher-name>
<publisher-loc>USA</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">41784</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/sv.2023.041784</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Tutorial</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Loss Factors and their Effect on Resonance Peaks in Mechanical Systems</article-title><alt-title alt-title-type="left-running-head">Loss Factors and their Effect on Resonance Peaks in Mechanical Systems</alt-title><alt-title alt-title-type="right-running-head">Loss Factors and their Effect on Resonance Peaks in Mechanical Systems</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib id="author-1" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Vinokur</surname><given-names>Roman</given-names></name>
<email>acvibrela@gmail.com</email>
</contrib>
<aff><institution>Independent Consultant</institution>, <addr-line>Woodland Hills, San Diego, 91367</addr-line>, <country>USA</country></aff>
</contrib-group><author-notes><corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Author: Roman Vinokur. Email: <email>acvibrela@gmail.com</email></corresp></author-notes>
<pub-date date-type="collection" publication-format="electronic">
<year>2023</year></pub-date>
<pub-date date-type="pub" publication-format="electronic"><day>26</day><month>7</month><year>2023</year></pub-date>
<volume>57</volume>
<fpage>1</fpage>
<lpage>13</lpage>
<history>
<date date-type="received"><day>06</day><month>5</month><year>2023</year></date>
<date date-type="accepted"><day>28</day><month>6</month><year>2023</year></date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2023 Vinokur</copyright-statement>
<copyright-year>2023</copyright-year>
<copyright-holder>Vinokur</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_SV_41784.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>The loss factors and their effects on the magnitude and frequency of resonance peaks in various mechanical systems are reviewed for acoustic, vibration, and vibration fatigue applications. The main trends and relationships were obtained for linear mechanical models with hysteresis damping. The well-known features (complex module of elasticity, total loss factor, etc.) are clarified for practical engineers and students, and new results are presented (in particular, for 2-DOF in-series models with hysteresis friction). The results are of both educational and practical interest and may be applied for NVH analysis and testing, mechanical and aeromechanical design, and noise and vibration control in buildings.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Mechanical loss factor</kwd>
<kwd>resonance peak</kwd>
<kwd>acoustics</kwd>
<kwd>vibration</kwd>
<kwd>structural failure</kwd>
<kwd>noise</kwd>
<kwd>NVH</kwd>
<kwd>engineering systems</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>Careful work is required to optimize the quality and reliability of engineering projects. It is not easy to develop things right the first time, and much effort is spent on corrective actions. One of the main problems is a lack of true understanding of the physical effects and parameters. Many engineers used to offer immediate practical solutions, rather than performing preliminary theoretical analysis. So did Thomas Edison, the great inventor who persistently applied the &#x201C;trial and error&#x201D; method to his work. But a purely empiric approach does not guarantee positive results. Nikola Tesla, another great inventor, was &#x201C;a sorry witness&#x201D; to Edison&#x2019;s procedure, &#x201C;knowing that just a little theory and calculation would have saved him ninety per cent of the labor&#x201D;.</p>
<p>On the other hand, accurate theoretical models may look complicated. Even computer modeling may not fully compensate for this shortage. This is why brief reviews and tutorials are highly helpful for practical engineers engaged in design, testing, and manufacture.</p>
<p>This paper is devoted to the mechanical loss factor which controls the magnitudes and frequencies of resonance peaks in vibration and acoustical phenomena. In this paper, some well-known aspects are clarified for practitioners, and some results are new.</p>
<p>The mechanical loss factor may depend on (1) the energy dissipation capacity of materials, (2) geometric, inertial, and elastic properties of the whole construction, (3) vibration energy dissipation in the links between the construction and adjacent structures, (4) vibration transmission into adjacent structures, and (5) sound radiation into an ambient gas or liquid medium [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>]. It can be also affected by the ambient temperature and other physical phenomena (in particular, by electrostatic phenomena in MEMS). The resonance effects sometimes look complicated but even a general theoretical knowledge helps avoiding serious errors in the engineering projects.</p>
<p>The paper is addressed to the design, analysis and test engineers engaged in noise, vibration, and vibration fatigue control (in particular, NVH engineers). The possible applications are multiple: building structures, automotive and aerospace vehicles, rotating machinery, fans and blowers, microelectromechanical systems (MEMS), etc.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>Definition of Mechanical Loss Factor</title>
<p>For a vibrating system excited by a steady-state harmonic force, the mechanical loss factor is defined as</p>
<disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label>
<mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>D</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula>
<p>where <inline-formula id="ieqn-1">
<mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the total vibration energy of the system, and <italic>D</italic> is the vibration energy dissipated per cycle which is equivalent to the vibration energy input; hence, the value <italic>D/(2&#x03C0;)</italic> is the average energy loss per radian [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>]. Commonly, the loss factor <italic>&#x03B7;</italic> &#x003C;&#x003C; <italic>1</italic> but theoretically it can exceed 1. The latter is not in contradiction with the law of conservation of energy since the internal energy loss is partly compensated by the continuous energy input from outside.</p>
<p>There are three prime parts in the lumped mechanical models: rigid mass, massless spring, and dashpot, or viscous damper. We may call them elements because each of them represents only one physical property: the mass simulates inertia, the spring controls elastic deformation, and the dashpot symbolizes velocity-proportional energy dissipation of the vibration elements.</p>
<p>Express the <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1)</xref> in terms of mass <italic>m</italic>, stiffness <italic>k</italic>, and viscous damper coefficient <italic>c</italic> of the Kelvin-Voight model (<xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1a</xref>) which represents the classic linear 1-DOF (single-degree-of-freedom) viscoelastic system. In this case, the elastic and viscous forces can be expressed respectively as <inline-formula id="ieqn-2">
<mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-3">
<mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> where the vibration displacement <inline-formula id="ieqn-4">
<mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>. Here, <inline-formula id="ieqn-5">
<mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is the angular frequency and <inline-formula id="ieqn-6">
<mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is the frequency of vibration. If <inline-formula id="ieqn-7">
<mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, the total vibration energy equals the initial elastic energy:</p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>Classic (a) and NVH (b) 1-DOF linear models of mechanical vibration systems</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="SV_41784-fig-1.tif"/>
</fig>
<disp-formula id="ueqn-2">
<mml:math id="mml-ueqn-2" display="block"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula>
<p>The vibration energy dissipated per each cycle calculates</p>
<disp-formula id="ueqn-43">
<mml:math id="mml-ueqn-43" display="block"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>sin</mml:mi><mml:mo>&#x2061;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03C0;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:math>
</disp-formula>
<p>where <inline-formula id="ieqn-8">
<mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is the period of vibration.</p>
<p>Substituting the expressions for <inline-formula id="ieqn-9">
<mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-10">
<mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:mi>D</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1)</xref>, obtain</p>
<disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label>
<mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula><p>where the angular undamped natural frequency of the system</p>
<disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label>
<mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:msqrt><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<p>Commonly, the damped (resonance) and undamped natural frequencies of 1-DOF systems are close to each other as shown in <xref ref-type="sec" rid="s3_5">Chapter 3.5</xref> (this may not be true for 2-DOF systems, see <xref ref-type="sec" rid="s4_4">Chapter 4.4</xref>). Then, as follows from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eq. (3)</xref>, the loss factor of 1-DOF system at the resonance frequency may be given as</p>
<disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label>
<mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula>
<p>Basing upon the classic 1-DOF model, two general conclusions can be made:<list list-type="order"><list-item>
<p>The mechanical loss factor depends on both inertial, elastic, and energy dissipation parameters of vibrating systems.</p></list-item><list-item>
<p>Under the same energy dissipation ability, the lower the system stiffness and mass, the higher the loss factor. This trend is observed in many practical cases.</p></list-item></list></p>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Loss Factor of 1-DOF System</title>
<sec id="s3_1">
<label>3.1</label>
<title>Classic Model of 1-DOF System</title>
<p>In the classic model of 1-DOF system (<xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1a</xref>), the spring and dashpot are linear, that is, the elastic and viscous forces are proportional respectively to the displacement and velocity. Such approximations are reasonable for the most practical cases though (1) the real dissipation mechanisms may be nonlinear (in particular, dry friction or hysteresis), and (2) the famous Hooke&#x2019;s Law of Elasticity, is fully relevant only to linear-elastic or &#x201C;Hookean&#x201D; materials.</p>
<p>The differential equation of steady-state harmonic motion is</p>
<disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label>
<mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover><mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x2009;&#x2009;</mml:mtext><mml:mi>c</mml:mi><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula>
<p>where <italic>F</italic> is the amplitude of an external harmonic force, and the system parameters are described in <xref ref-type="sec" rid="s2">Chapter 2</xref>. The solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref> is <inline-formula id="ieqn-11">
<mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Therefore <inline-formula id="ieqn-12">
<mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x02D9;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</inline-formula> Substituting this relationship into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref> and using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-2">Eq. (2)</xref>, obtain</p>
<disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label>
<mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mover accent='true'><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent='true'><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x02DC;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula><p>where the complex stiffness</p>
<disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label>
<mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<p>The solution of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">Eq. (6)</xref> is</p>
<disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label>
<mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>F</mml:mi><mml:mi>k</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:math></disp-formula>
<p>where<inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>is defined by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">Eq. (3)</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s3_2">
<label>3.2</label>
<title>NVH Model of 1-DOF System</title>
<p>This model is similar to the classic model of 1-DOF system except for the excitation way: it is driven by a harmonically moving base attached to the spring (<xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1b</xref>). It may be mentioned as the NVH model since the vibrating base may simulate a shaker head on NVH testing.</p>
<p>Here, the differential equation of steady-state motion is similar to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">Eq. (6)</xref> for the relevant classic model if the force amplitude is expressed in the form <inline-formula id="ieqn-14">
<mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="ieqn-15">
<mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> describes the base displacement.</p>
<p>Using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-8">Eq. (8)</xref>, one can derive the expression for vibration transmissibility (the module of the ratio of the mass movement to the base movement).</p>
<disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label>
<mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:msqrt><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula>
</sec>
<sec id="s3_3">
<label>3.3</label>
<title>Free-Damped Vibration of 1-DOF System</title>
<p>The amplitude of steady-state vibration does not change with time because the outside input energy equals the energy dissipation inside the system. But there is no input energy in case of damped free vibration, and the amplitude decays with time.</p>
<p>Free harmonic vibration of 1-DOF system starts as soon as the external force is off. This motion, described by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref> in case <inline-formula id="ieqn-16">
<mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, can be given by</p>
<disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label>
<mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:msqrt><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula>
<p>where <inline-formula id="ieqn-17">
<mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the initial displacement amplitude and the initial velocity equals zero.</p>
<p>Here, the well-known damping ratio
<disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label>
<mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msqrt><mml:mi>k</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msqrt><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mtext>&#x00A0;&#x00A0;</mml:mtext></mml:math>
</disp-formula>
where <italic>&#x03B7;</italic> is the loss factor given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">Eq. (4)</xref>.</p>
<p>As shown, the relationship <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref> between the damping ratio and loss factor is quite simple. This is important to know because two wrong opinions are shared by some practical engineers: (1) the damping ratio and loss factor are the same parameters, (2) not the same parameters but the relationship between them is quite cumbersome.</p>
<p>It is also important to remember that the damping ratio is defined just in case of viscous friction, while the loss factor exists for any type of vibration energy dissipation.</p>
<p>As follows from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">Eq. (10)</xref>, the free-damped vibration amplitude changes in time as exponentially decaying function if <inline-formula id="ieqn-18">
<mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, or, as follows from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">Eq. (11)</xref>, <inline-formula id="ieqn-19">
<mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>. In most practical cases, the loss factors are much lower (mainly between 0.01 and 0.10). However, the loss factors of some special structural elements (in particular, vibration isolation mounts) can be up to 0.3 and even higher.</p>
</sec>
<sec id="s3_4">
<label>3.4</label>
<title>Correct Sign for Imaginary Part of the Complex Modulus of Elasticity</title>
<p>The complex modulus of elasticity is commonly defined as</p>
<disp-formula id="eqn-12"><label>(12)</label>
<mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03B7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula>
<p>where <inline-formula id="ieqn-20">
<mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is the real modulus of elasticity [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>]. For solid structures, the stiffness <inline-formula id="ieqn-21">
<mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is proportional to modulus of elasticity <inline-formula id="ieqn-22">
<mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:mi>E</mml:mi></mml:math>
</inline-formula>, so, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">Eq. (7)</xref> directly follows from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">Eq. (12)</xref>.</p>
<p>It should be noted that in some old publications, the complex modulus of elasticity is defined with the negative imaginary part:</p>
<disp-formula id="eqn-13"><label>(13)</label>
<mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03B7;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<p>The difference between <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">Eqs. (12)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">(13)</xref> is critical in mathematical modeling. As shown in paper [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>], <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">Eq. (12)</xref> is correct if the time-oscillating factor in the equations of motion is <inline-formula id="ieqn-23">
<mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>, and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">Eq. (13)</xref> is correct if the time-oscillating factor is <inline-formula id="ieqn-24">
<mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>. If <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">Eqs. (12)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">(13)</xref> are used with the oscillating factors <inline-formula id="ieqn-25">
<mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-26">
<mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>, respectively, the energy conservation law is violated. Certainly, the same holds true for the complex stiffnesses.</p>
<p>This important issue is not mentioned in the standard [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>] and most engineering textbooks. The reason can be the following: <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">Eqs. (12)</xref> or <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">(13)</xref> are just symbolic for practical engineers who are not directly engaged in mathematical modeling.</p>
</sec>
<sec id="s3_5">
<label>3.5</label>
<title>Effect of Loss Factor on the Resonance Frequency of 1-DOF System</title>
<p>The peak frequency response of 1-DOF vibration system occurs at its resonance frequency <inline-formula id="ieqn-27">
<mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> (also known as the damped natural frequency) which coincides with the undamped natural frequency <inline-formula id="ieqn-28">
<mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> only if the loss factor is independent of frequency [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>]. Otherwise, the resonance and undamped natural frequencies differ. Sometimes, this becomes a matter of disputation among engineers (what frequency is greater and how much). In most publications, the relationship between the two is analyzed just for viscous damping.</p>
<p>But the loss factors can be created by various energy dissipation mechanisms. Generally, in the narrow vicinity of the undamped natural frequency, the loss factor may be described by a power function</p>
<disp-formula id="ueqn-15">
<mml:math id="mml-ueqn-15" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula>
<p>where <inline-formula id="ieqn-29">
<mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is a constant value, <italic>f</italic> is the frequency and parameter <italic>p</italic> depends on the type of energy dissipation. Therefore, as shown in paper [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>], the ratio of the resonance frequency <inline-formula id="ieqn-30">
<mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and undamped natural frequency <inline-formula id="ieqn-31">
<mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> can be expressed as</p>
<disp-formula id="eqn-14"><label>(14)</label>
<mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula>
<p>There are three important cases:<list list-type="order"><list-item>
<p><inline-formula id="ieqn-32">
<mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> for viscous friction or airborne sound radiation,</p></list-item><list-item>
<p><inline-formula id="ieqn-33">
<mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> for hysteresis type of internal friction in solids,</p></list-item><list-item>
<p><inline-formula id="ieqn-34">
<mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> for structural energy losses (see <xref ref-type="sec" rid="s6">Chapter 6</xref>).</p></list-item></list></p>
<p>Thus, as follows from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">Eq. (14)</xref>, the resonance frequency may slightly exceed (for structural energy losses), equal (for hysteretic friction), or slightly fall below the undamped natural frequency (for viscous friction). Even for the relatively high loss factor <inline-formula id="ieqn-35">
<mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.2</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>, the ratio <inline-formula id="ieqn-36">
<mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:math>
</inline-formula> calculates close to 1: 0.95, 1.00, and 1.025, respectively. This trend is graphically illustrated in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref>.</p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>Typical frequency responses for 1-DOF models with the same undamped natural frequency <inline-formula id="ieqn-37">
<mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and various damping mechanisms: (a) hysteresis, (b) viscous friction, (c) structural damping</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="SV_41784-fig-2.tif"/>
</fig>
<p>In most practical cases, hysteretic damping is acceptable for mathematical models because the real loss factors do not much change within relatively narrow frequency intervals (in particular, near the resonance frequencies).</p>
</sec>
<sec id="s3_6">
<label>3.6</label>
<title>Loss Factor in Micro Electromechanical Systems (MEMS). Negative Spring and Squeeze-Film Effects</title>
<p>MEMS technology combines micromachining with microelectronics and is widespread in aerospace, automotive, biological/medical, military, and photonics applications. A typical MEMS design incorporates a microsensor (accelerometer, load cell, microphone, etc.), micro actuator (lever, gear, micro-mirror, valve, pump, motor, etc.), processor chip, and package. The size of micro transducers (microsensors and micro actuators) is commonly within millimeters or even microns. The conventional electrostatic parallel-plate model of a capacitive sensor includes a narrow air film between the plates where one of the plates plays the role of mechanical mass and the other plate is fixed.</p>
<p>There are two important effects influencing the loss factor of this system: the squeeze-film damping and negative spring effect [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>].</p>
<p>The moving plate&#x2019;s displacement squeezes air in and out of the gap, and the relevant viscosity force can be significant since the air film is very thin. Besides, the mass of the moving plate is rather small. For such two reasons, as follows from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">Eq. (4)</xref>, the loss factor gets high values and therefore impedes the plate movement. The squeeze-film effect can be mitigated via reducing air pressure in the gap to very low values (to the condition of molecular slip flow when the mean-free molecular path gets smaller than the air gap). In this case, the air molecules strike the plates rather than other air molecules, and the viscous friction becomes insignificant.</p>
<p>The negative spring effect is caused by the elastic and electrostatic force acting in the opposite directions. Thus, the effective stiffness of the system is lower than the elastic stiffness. As follows from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">Eq. (4)</xref>, such a difference increases the loss factor.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Loss Factors of 2-DOF in-Series System with Hysteretic Friction</title>
<sec id="s4_1">
<label>4.1</label>
<title>Equations of Motion for 2-DOF in-Series System with Vibrating Base (NVH Model)</title>
<p>Both classic and NVH 2-DOF in-series mechanical systems (<xref ref-type="fig" rid="fig-3">Figs. 3a</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-3">3b</xref>) are important for engineering applications. Let&#x2019;s discuss the NVH model with a harmonically vibrating base, two masses and two springs with internal hysteretic damping (<xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3b</xref>). The elements are arranged in the following order: vibrating rigid base&#x2014;first dampened spring&#x2014;first mass&#x2014;second dampened spring&#x2014;second mass. Such a construction includes two in-series 1-DOF systems: (1) the main subsystem, consisting of the first spring and the first mass, and (2) auxiliary subsystem including the second spring and the second mass.</p>
<fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>Classic (a) and NVH (b) 2-DOF linear models of mechanical vibration systems</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="SV_41784-fig-3.tif"/>
</fig>
<p>Consider that the rigid base vibrates with the displacement <inline-formula id="ieqn-38">
<mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>; the masses of the first and second rigid elements are <inline-formula id="ieqn-39">
<mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-40">
<mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>; both damping and elastic properties are combined in the springs via the complex stiffnesses <inline-formula id="ieqn-41">
<mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-42">
<mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>. Here, <inline-formula id="ieqn-43">
<mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-44">
<mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> are the real stiffnesses; <inline-formula id="ieqn-45">
<mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-46">
<mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> are the partial loss factors (all the parameters are constant values).</p>
<p>The imaginary parts of the complex stiffnesses are positive because of the plus-sign oscillating factor <inline-formula id="ieqn-47">
<mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> (see <xref ref-type="sec" rid="s3_4">Chapter 3.4</xref>). The equations of motion can be written as</p>
<disp-formula id="eqn-15"><label>(15)</label>
<mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo> <mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>m</mml:mi><mml:mover><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x200B;&#x200B;&#x200B;&#x200B;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;&#x2009;</mml:mtext><mml:mi>m</mml:mi><mml:mover><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent='true'><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x00A8;</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x200B;&#x200B;&#x200B;&#x200B;</mml:mtext></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula>
<p>Here <inline-formula id="ieqn-48">
<mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-49">
<mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> are the displacements of the first and second mass, respectively.</p>
</sec>
<sec id="s4_2">
<label>4.2</label>
<title>Characteristic Equation and Its Roots</title>
<p>The characteristic equation for <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">Eq. (15)</xref> is a quadratic equation with the unknown value <inline-formula id="ieqn-50">
<mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>:</p>
<disp-formula id="eqn-16"><label>(16)</label>
<mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:math>
</disp-formula>
<p>where the mass ratio</p>
<disp-formula id="eqn-17"><label>(17)</label>
<mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula>
<p>and</p>
<disp-formula id="eqn-18"><label>(18)</label>
<mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula>
<p>The ratio of the partial undamped natural angular frequencies is <inline-formula id="ieqn-51">
<mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-52">
<mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>The roots of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-16">Eq. (16)</xref> are</p>
<disp-formula id="eqn-19"><label>(19)</label>
<mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mover><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x007E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula>
<p>where <inline-formula id="ieqn-53">
<mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-54">
<mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> are the undamped natural angular frequencies (<inline-formula id="ieqn-55">
<mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&gt;</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>), and <inline-formula id="ieqn-56">
<mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-57">
<mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> are the relevant loss factors of the 2-DOF system. As shown in papers [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>], upon neglecting the very small values <inline-formula id="ieqn-58">
<mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-59">
<mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>, one can obtain</p>
<disp-formula id="eqn-20"><label>(20)</label>
<mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x00B1;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:msqrt><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="eqn-21"><label>(21)</label>
<mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>&#x00B1;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula><p>where the average loss factor</p>
<disp-formula id="eqn-22"><label>(22)</label>
<mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="eqn-23"><label>(23)</label>
<mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="eqn-24"><label>(24)</label>
<mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<p>From Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-23">(23)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">(20)</xref>, four interesting conditions can be derived</p>
<p>(1) <inline-formula id="ieqn-60">
<mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:math>
</inline-formula></p>
<p>(2) <inline-formula id="ieqn-61">
<mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-62">
<mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> if the parameter <inline-formula id="ieqn-63">
<mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x226B;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>,</p>
<p>(3) <inline-formula id="ieqn-64">
<mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-65">
<mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> if the parameter <inline-formula id="ieqn-66">
<mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x226A;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>,</p>
<p>(4) <inline-formula id="ieqn-67">
<mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:math>
</inline-formula> if the parameter <inline-formula id="ieqn-68">
<mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>The first condition may be related to the Energy Conservation Law. The other three conditions indicate that both loss factors of the 2-DOF in-series system may notably depend on the dimensionless parameter <inline-formula id="ieqn-69">
<mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</inline-formula> Here, the condition <inline-formula id="ieqn-70">
<mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> is most important because in this case the loss factors of the 2-DOF system get similar even if the partial loss factors are different.</p>
</sec>
<sec id="s4_3">
<label>4.3</label>
<title>The Nearby Natural Frequency Case</title>
<p>As follows from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-24">Eqs. (24)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-18">(18)</xref>, the condition <inline-formula id="ieqn-71">
<mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> is equivalent to</p>
<disp-formula id="eqn-25"><label>(25)</label>
<mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula>
<p>In this case, parameter <inline-formula id="ieqn-72">
<mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:mi>r</mml:mi></mml:math>
</inline-formula>, given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-23">Eq. (23)</xref>, attains its maximum</p>
<p><disp-formula id="eqn-26"><label>(26)</label>
<mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>The undamped natural frequencies of the 2-DOF system are defined by equation</p>
<disp-formula id="eqn-27"><label>(27)</label>
<mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x00B1;</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:msqrt><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<p>And the ratio of the undamped natural frequencies <inline-formula id="ieqn-73">
<mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> attains its minimum</p>
<disp-formula id="eqn-28"><label>(28)</label>
<mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:msqrt><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:msqrt><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:msqrt></mml:math>
</disp-formula>
<p>For the given mass ratio <inline-formula id="ieqn-74">
<mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> defined by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-17">Eq. (17)</xref>.</p>
<p>The &#x201C;tuning formula&#x201D; <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">(25)</xref> describes the nearby natural frequency case where the undamped natural frequencies of 2-DOF in-series system with hysteretic friction and given mass ratio are most close to each other. In this case, as shown above, the loss factors of the 2-DOF system are similar and equal to the average loss factor <inline-formula id="ieqn-75">
<mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:math>
</inline-formula> given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-22">Eq. (22)</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s4_4">
<label>4.4</label>
<title>Transmissibility Functions in the Nearby Natural Frequency Case</title>
<p>Using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">Eq. (15)</xref>, calculate the ratio of the displacement amplitudes <inline-formula id="ieqn-76">
<mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-77">
<mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> of the first and second masses to the base displacement amplitude <inline-formula id="ieqn-78">
<mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>:</p>
<disp-formula id="eqn-29"><label>(29)</label>
<mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="eqn-30"><label>(30)</label>
<mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula><p>where the polynomial</p>
<disp-formula id="eqn-31"><label>(31)</label>
<mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math>
</disp-formula>
<p>It can be noted that <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-29">Eqs. (29)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">(30)</xref> are also valid in case if the base does not move (<xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3a</xref>) and the vibration is excited by harmonic force <inline-formula id="ieqn-79">
<mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="ieqn-80">
<mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-29">Eqs. (29)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-31">(31)</xref>, calculate the transmissibility functions for the main 1-DOF subsystem</p>
<disp-formula id="eqn-32"><label>(32)</label>
<mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:math>
</disp-formula>
<p>And for the whole 2-DOF system</p>
<disp-formula id="eqn-33"><label>(33)</label>
<mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msqrt><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:msqrt></mml:math>
</disp-formula>
<p>where the functions <inline-formula id="ieqn-81">
<mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-82">
<mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> are given by equations</p>
<disp-formula id="eqn-34"><label>(34)</label>
<mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula>
<p>To illustrate the most important physical effects, several transmissibility functions for the main and auxiliary subsystems are calculated using <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-32">Eqs. (32)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">(33)</xref> and plotted in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Figs. 4</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-5">5</xref>.</p>
<fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>Transmissibility in the nearby natural frequency case for the main subsystem of 2-DOF in-series system if (a) <inline-formula id="ieqn-83">
<mml:math id="mml-ieqn-83"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo></mml:math>
</inline-formula> (b) <inline-formula id="ieqn-84">
<mml:math id="mml-ieqn-84"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo></mml:math>
</inline-formula> (c) <inline-formula id="ieqn-85">
<mml:math id="mml-ieqn-85"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.25</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo></mml:math>
</inline-formula> (d) for comparison with the 1-DOF system: <inline-formula id="ieqn-86">
<mml:math id="mml-ieqn-86"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn></mml:math>
</inline-formula> (no auxiliary system)</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="SV_41784-fig-4.tif"/>
</fig>
<fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label>
<caption>
<title>Transmissibility in the nearby natural frequency case for the auxiliary subsystem of 2-DOF in-series system if (a) <inline-formula id="ieqn-87">
<mml:math id="mml-ieqn-87"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo></mml:math>
</inline-formula> (b) <inline-formula id="ieqn-88">
<mml:math id="mml-ieqn-88"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>;</mml:mo></mml:math>
</inline-formula> (c) <inline-formula id="ieqn-89">
<mml:math id="mml-ieqn-89"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.25</mml:mn></mml:math>
</inline-formula></title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="SV_41784-fig-5.tif"/>
</fig>
<p>As seen in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref>, the vibration of the main subsystem is notably lower than that for the 1-DOF system (without the auxiliary subsystem) and this difference grows with the partial loss factor of the auxiliary subsystem. On the other hand, as seen in <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref>, the vibration of the auxiliary subsystem may be very high. Thus, in the nearby natural frequency case, the 2-DOF in-series system with hysteretic friction works as a tuned mass damper [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>] with the &#x201C;tuning formula&#x201D; given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">Eq. (25)</xref>. More simple and useful analytical relationships can be found in paper [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>].</p>
<p>The theory of such a tuned mass damper was originally developed for 2-DOF systems with viscous friction [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>]. The physical effects are about similar to those in case of hysteretic friction but the &#x201C;tuning formula&#x201D; is different from <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">Eq. (25)</xref> and is given by</p>
<disp-formula id="eqn-35"><label>(35)</label>
<mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula>
<p>in the classical case of viscous friction.</p>
</sec>
<sec id="s4_5">
<label>4.5</label>
<title>Critical Loss Factor</title>
<p>The other important phenomenon is related to the resonance (damped natural) frequencies. In the nearby natural frequency case, the lower resonance frequency relatively does not change much with the average loss factor. On the other hand, the upper resonance frequency can reduce notably. As a result, the higher-frequency resonance peak fully vanishes in the vibration spectrum of the auxiliary subsystem (<xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref>). Such a degenerate case happens [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>] if the average loss factor equals or exceed its critical value.</p>
<disp-formula id="eqn-36"><label>(36)</label>
<mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mn>0.354</mml:mn><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>q</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</disp-formula>
<p>where <inline-formula id="ieqn-93">
<mml:math id="mml-ieqn-93"><mml:mi>q</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x03A9;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the ratio of the undamped natural frequencies of the 2-DOF system.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Internal, Structural, and Total Loss Factors for Diffuse Vibration Fields in thin Plates</title>
<p>The ideal model of diffuse sound field for air volumes is widely applied to calculate the sound energy distribution and propagation in rooms and other enclosures. It suggests that the acoustic energy is uniform (the same everywhere inside a room) and isotropic (the flow of acoustic energy in all directions is equally probable). The diffuse-field model is reasonably valid at relatively high frequencies and is formed by multiple reflections of the free sound or vibration waves from the boundaries (for example, room walls or rod edges).</p>
<p>Here, one of the most important parameters is the mean-free path which is the average distance travelled by sound or vibration waves between successive reflections from the boundaries. In particular, the mean-free path for the diffuse vibration field in a thin rod is the length of the rod. It is true for both longitudinal and bending waves. For a thin plate, the mean-free path is given by</p>
<p><disp-formula id="eqn-37"><label>(37)</label>
<mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi></mml:math>
</disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-94">
<mml:math id="mml-ieqn-94"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-95">
<mml:math id="mml-ieqn-95"><mml:mi>P</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> are respectively the area and perimeter of the plate (for comparison, the mean-free path for the diffuse sound field in a room is <inline-formula id="ieqn-96">
<mml:math id="mml-ieqn-96"><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="ieqn-97">
<mml:math id="mml-ieqn-97"><mml:mi>V</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-98">
<mml:math id="mml-ieqn-98"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> are the room volume and area). The other important parameter is the average boundary sound (vibration) absorption coefficient <inline-formula id="ieqn-99">
<mml:math id="mml-ieqn-99"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> which is defined as the ratio of the energy, absorbed on the boundary, to the incident sound (vibration) wave energy. Both mean-free path and boundary absorption coefficient are averaged over a large number of reflections and directions of wave propagation inside the field region.</p>
<p>Let us estimate the loss factor for the diffuse harmonic vibration field with the mean-free path <inline-formula id="ieqn-90">
<mml:math id="mml-ieqn-90"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math>
</inline-formula>, average vibration absorption <inline-formula id="ieqn-91">
<mml:math id="mml-ieqn-91"><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi></mml:math>
</inline-formula>, and angular frequency <inline-formula id="ieqn-92">
<mml:math id="mml-ieqn-92"><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi></mml:math>
</inline-formula>. For simplicity, the internal vibration absorption (in the material between the boundaries) is first neglected.</p>
<p>The average time between successive reflections is <inline-formula id="ieqn-100">
<mml:math id="mml-ieqn-100"><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="ieqn-101">
<mml:math id="mml-ieqn-101"><mml:mi>C</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is the free vibration wave speed. Hence, the corresponding number of cycles calculates <inline-formula id="ieqn-102">
<mml:math id="mml-ieqn-102"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="ieqn-103">
<mml:math id="mml-ieqn-103"><mml:mi>f</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is the vibration frequency. Therefore, the average vibration energy dissipated per cycle because of the boundary absorption equals <inline-formula id="ieqn-104">
<mml:math id="mml-ieqn-104"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="ieqn-105">
<mml:math id="mml-ieqn-105"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the average vibration energy. Substituting this value into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1)</xref>, calculate the so-called structural loss factor</p>
<p><disp-formula id="eqn-38"><label>(38)</label>
<mml:math id="mml-eqn-38" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03C9;</mml:mi><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula></p>
<p>For a thin plate, the speed of free bending waves can be given by equation <inline-formula id="ieqn-106">
<mml:math id="mml-ieqn-106"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="ieqn-107">
<mml:math id="mml-ieqn-107"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-108">
<mml:math id="mml-ieqn-108"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> are respectively the sound speed in air and critical coincidence frequency of the plate for airborne sound transmission. In this important case, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-38">Eq. (38)</xref> can be rewritten in the form</p>
<p><disp-formula id="eqn-39"><label>(39)</label>
<mml:math id="mml-eqn-39" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C0;</mml:mi><mml:msqrt><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mi mathvariant="normal">L</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;&#x00A0;&#x00A0;&#x00A0;</mml:mtext></mml:mstyle></mml:math>
</disp-formula>where parameter <inline-formula id="ieqn-109">
<mml:math id="mml-ieqn-109"><mml:mi>L</mml:mi></mml:math>
</inline-formula> is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-37">Eq. (37)</xref>.</p>
<p>The total loss factor of bending vibration of a thin plate is</p>
<p><disp-formula id="eqn-40"><label>(40)</label>
<mml:math id="mml-eqn-40" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mtext>&#x00A0;</mml:mtext></mml:math>
</disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-110">
<mml:math id="mml-ieqn-110"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>
</inline-formula> is the internal loss factor which characterizes the internal absorption in the region between the boundaries [<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>].</p>
<p>Both internal and structural loss factor is high for triplexes, laminated glass panes consisting of two glass panes coupled with a transparent polyvinylbutyral film (commonly 0.7 or 1.4 mm thick [<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>]). The thickness and coincidence frequency of a laminated pane are about identical to those of a common glass pane of the same surface density. For instance, a triplex made of two 4 mm &#x201C;ordinary&#x201D; panes coupled with a polyvinylbutyral film 1.44 mm thick has a surface density of 24 kg/m<sup>2</sup> and coincidence frequency of 1250 Hz (close to the parameters of an &#x201C;ordinary&#x201D; glass pane 9.5 mm thick). The frequency characteristics of the sound transmission loss for such panes (1.3 &#x00D7; 0.9 m<sup>2</sup>) are compared in <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref>.</p>
<fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title>Frequency characteristics of the sound transmission loss for two glass panes of the same mass density and total thickness: (a) ordinary pane, 9.5 mm thick, and (b) triplex (two 4 mm &#x201C;ordinary&#x201D; panes coupled with a polyvinylbutyral film 1.44 mm thick)</title></caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="SV_41784-fig-6.tif"/>
</fig>
<p>As seen, the sound transmission loss of triplex is higher: in particular, by 5&#x2013;7 dB at 800&#x2013;2000 Hz (in the range centered at the coincidence frequency).</p>
</sec>
<sec id="s6">
<label>6</label>
<title>Conclusions</title>
<p>The paper is written as a brief tutorial for engineering students and specialists in the areas of NVH analysis and testing, mechanical and aeromechanical design, and noise and vibration control in buildings. The loss factors and their effect on resonance peaks in various mechanical systems are reviewed for acoustic, vibration, and vibration fatigue applications.</p>
<p>The well-known features (complex module of elasticity, total loss factor, etc.) are clarified, and new results are presented (in particular, for 2-DOF in-series models with hysteresis friction). The classic and NVH models of mechanical systems are considered for analysis.</p>
<p>The results can be of both educational and practical interest in particular because some of the known terms and equations were not clearly explained in the standards and engineering textbooks (for instance, why the complex modulus of elasticity is defined with the positive or negative imaginary part).</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>None.</p>
</ack>
<sec>
<title>Funding Statement</title>
<p>The author received no specific funding for this study.</p>
</sec>
<sec>
<title>Author Contributions</title>
<p>All by Roman Vinokur.</p>
</sec>
<sec sec-type="data-availability">
<title>Availability of Data and Materials</title>
<p>None.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement">
<title>Conflicts of Interest</title>
<p>The author declares that he has no conflicts of interest to report regarding the present study.</p>
</sec>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>1.</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><collab>ASA 6-1976 (ANSI S2.9-1976)</collab></person-group> (<year>2006</year>). <source>Nomenclature for specifying damping properties of materials</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Acoustical Society of America</publisher-name>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>2.</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Harris</surname>, <given-names>C. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Crede</surname>, <given-names>C. E.</given-names></string-name></person-group> (<year>1976</year>). <source>Shock and vibration book</source>, vol. <volume>2</volume>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>McGraw-Hill Book Company</publisher-name>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>3.</label><mixed-citation publication-type="other"><article-title>Measurement of the complex modulus of elasticity: A brief survey. <italic>Br&#x00FC;el &#x0026; Kj&#x00E6;r Application Notes</italic></article-title>. <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.bksv.com/media/doc/BO0061.pdf">https://www.bksv.com/media/doc/BO0061.pdf</ext-link></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>4.</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Den Hartog</surname>, <given-names>J. P.</given-names></string-name></person-group> (<year>1985</year>). <source>Mechanical vibrations</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Dover Publications, Inc</publisher-name>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>5.</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Morse</surname>, <given-names>P. M.</given-names></string-name></person-group> (<year>1981</year>). <source>Vibration and sound</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Acoustical Society of America</publisher-name>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>6.</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Timoshenko</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Young</surname>, <given-names>D. H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Weaver</surname><suffix>Jr</suffix>, <given-names>W.</given-names></string-name></person-group> (<year>1979</year>). <source>Vibration problems in engineering</source>, <edition>4th edition</edition><publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>John Wiley &#x0026; Sons</publisher-name>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>7.</label><mixed-citation publication-type="conf-proc"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Vinokur</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Correct sign for imaginary part in the complex modulus of elasticity</article-title>. <conf-name>INTER-NOISE and NOISE-CON Congress and Conference Proceedings, Internoise 2013</conf-name>, <publisher-loc>Innsbruck, Austria</publisher-loc>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>8.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Vinokur</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2003</year>). <article-title>The relationship between the resonant and natural frequency for non-viscous systems</article-title>. <source>Journal of Sound and Vibration</source><italic>,</italic> <volume>267</volume><italic>,</italic> <fpage>187</fpage>&#x2013;<lpage>189</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>9.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Vinokur</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2003</year>). <article-title>Feasible analytical solutions for electrostatic parallel-plate actuator or sensor</article-title>. <source>Journal of Vibration and Control</source><italic>,</italic> <volume>10</volume><italic>(</italic><issue>3</issue><italic>),</italic> <fpage>359</fpage>&#x2013;<lpage>369</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>10.</label><mixed-citation publication-type="other"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Vinokur</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>The closed-form theory of tuned mass damper with hysteretic friction</article-title>. <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://vixra.org/pdf/1712.0484v1.pdf">https://vixra.org/pdf/1712.0484v1.pdf</ext-link></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>11.</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Nashif</surname>, <given-names>A. D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jones</surname>, <given-names>D. I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Henderson</surname>, <given-names>J. P.</given-names></string-name></person-group> (<year>1985</year>). <source>Vibration damping</source>. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>John Wiley &#x0026; Sons</publisher-name>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>12.</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Sun</surname>, <given-names>C. T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lu</surname>, <given-names>Y. P.</given-names></string-name></person-group> (<year>1995</year>). <source>Vibration damping of structural elements</source>. <publisher-loc>USA</publisher-loc>: <publisher-name>Prentice Hall PTR</publisher-name>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>13.</label><mixed-citation publication-type="other"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Vinokur</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Critical loss factor in 2-Dof in-series system with hysteretic friction and its use for vibration control</article-title>. <comment>Preprint at viXra:1612.0033</comment>. <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://vixra.org/abs/1612.0033">https://vixra.org/abs/1612.0033</ext-link></mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>14.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Vinokur</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>1981</year>). <article-title>Influence of the edge conditions on the sound insulation of a thin finite panel</article-title>. <source>Soviet Physics&#x2013;Acoustics</source><italic>,</italic> <volume>26</volume><italic>(</italic><issue>1</issue><italic>),</italic> <fpage>72</fpage>&#x2013;<lpage>73</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>15.</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Craik</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>1981</year>). <article-title>Damping of building structures</article-title>. <source>Applied Acoustics</source><italic>,</italic> <volume>14</volume><italic>(</italic><issue>5</issue><italic>),</italic> <fpage>347</fpage>&#x2013;<lpage>359</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>16.</label><mixed-citation publication-type="other"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Vinokur</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>1996</year>). <article-title>Evaluating sound-transmission effects in multi-layer partitions. <italic>Sound and Vibration, 22&#x2013;28</italic></article-title>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>





