This paper studies detecting and locating loose bolts using nonlinear guided waves. The 3D Finite Element (FE) simulation is used for the prediction of guided waves' interactions with loose bolted joints. The numerical results are verified by experimentally obtained data. The study considers bolted joints consisting of two bolts. It is shown that the guided waves' interaction with surfaces of a loose bolted joint generates Contact Acoustic Nonlinearity (CAN). The study uses CAN for detecting and locating loose bolts. The processed experimentally obtained data show that the CAN is able to successfully detect and locate loose bolted joints. A 3D FE simulation scheme is developed and validated by experimentally obtained data. It is shown that FE can predict the propagation of guided waves in loose bolts and is also able to detect and locate them. Several numerical case studies with various bolt sizes are created and studied using the validated 3D FE simulation approach. It is shown that the FE simulation modeling approach and the signal processing scheme used in the current study are able to detect and locate the loose bolts in imperfect bolted joints. The outcomes of this research can provide better insights into understanding the interaction of guided waves with loose bolts. The results can also enhance the maintenance and repair of imperfect joints using the nonlinear guided waves technique.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2003.04a
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pp.5-9
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2003
Stress and deflection of Active Fiber Composite(AFC) embedded and/or attached composite structures are numerically investigated at the constituent level by the Direct Numerical Simulation(DNS). The DNS approach which models and simulates the fiber and matrix directly using 3D finite elements need to be solved by efficient way. To handle this large scale problem, parallel program for solving piezoelectric behavior was developed and run on the parallel computing environment. Also, the stress result from DNS approach is compared with that from uniform field model.
A depletion-mode MOSFET has been analyzed to evaluate its electrical behavior using a novel 3-D numerical simulation package. The characterizing analysis of the BC MOSFET was performed through short-channel narrow-channel and small-geometry effects that are investigated, in detail, in terms of the threshold voltage. The DIBL effect becomes significant for a short-channel device with a channel length of $<\;3({\mu}m)$. For narrow-channel devices the variation of the threshold voltage was sharp for $<4({\mu}m)$ due to the strong narrow-channel effect. In the case of small-geometry devices, the shift of the threshold voltage was less sensitive due to the combination of the DIBL and substrate bias effects, as compared with that observed from the short-channel and narrow-channel devices. The characterizing analysis of the narrow-channel and small-geometry devices, especially with channel width of $<\;4({\mu}m)$ and channel area of $<\;4{\times}4({\mu}m^2)$ respectively, can be accurately performed only from a 3-D numerical simulation due to their sharp variations in threshold voltages.
Lei Zhou;Hadi Haeri;Vahab Sarfarazi;Mohammad Fatehi Marji;A.A. Naderi;Mohammadreza Hassannezhad Vayani
Computers and Concrete
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v.31
no.1
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pp.71-84
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2023
In this paper, the effects of the thickness of cubic samples on the tensile strength of concrete blocks were studied using experimental tests in the laboratory and numerical simulation by the particle flow code in three dimensions (PFC3D). Firstly, the physical concrete blocks with dimensions of 150 mm×190 mm (width×height) were prepared. Then, three specimens for each of seven different samples with various thicknesses were built in the laboratory. Simultaneously with the experimental tests, their numerical simulations were performed with PFC3D models. The widths, heights, and thicknesses of the numerical models were the same as those of the experimental samples. These samples were tested with a new tensile testing apparatus. The loading rate was kept at 1 kg/sec during the testing operation. Based on these analyses, it is concluded that when the thickness was less than 5 cm, the tensile strength decreased by increasing the sample thickness. On the other hand, the tensile strength was nearly constant when the sample thickness was raised to more than 5 cm (which can be regarded as a threshold limit for the specimens' thickness). The numerical outputs were similar to the experimental results, demonstrating the validity of the present analyses.
Da Li;Ikjae Lee;Cong Yi;Wei Gao;Chunhui Song;Shenglei Fu;Moohyun Kim;Alex Ran;Tuanjie Liu
Ocean Systems Engineering
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v.13
no.3
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pp.287-312
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2023
The global performance of a 15 MW floating offshore wind turbine, a newly designed semisubmersible floating foundation with multiple heave plates by CNOOC, is investigated with two independent turbine-floater-mooring coupled dynamic analysis programs CHARM3D-FAST and OrcaFlex. The semisubmersible platform hosts IEA 15 MW reference wind turbine modulated for VolturnUS-S and hybrid type (chain-wire-chain with clumps) 3×2 mooring lines targeting the water depth of 100 m. The numerical free-decay simulation results are compared with physical experiments with 1:64 scaled model in 3D wave basin, from which appropriate drag coefficients for heave plates were estimated. The tuned numerical simulation tools were then used for the feasibility and global performance analysis of the FOWT considering the 50-yr-storm condition and maximum operational condition. The effect of tower flexibility was investigated by comparing tower-base fore-aft bending moment and nacelle translational accelerations. It is found that the tower-base bending moment and nacelle accelerations can be appreciably increased due to the tower flexibility.
Kim, Nam-Il;Kim, Dae-Geun;Lee, Kil-Seong;Kim, Dal-Sun
Journal of Korea Water Resources Association
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v.38
no.3
s.152
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pp.189-198
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2005
This study showed that numerical simulation can be effectively used to analyze discharge capacity according to the form and arrangement of the lock gate of a tidal power plant. For the numerical simulation, FLOW-3D with Reynolds-averaged Navier-Stokes equation as a governing equation was used. This study found that improvement of apron length and approach angle of guide wall of the lock gate causes differences in discharge capacity of $10\%$ or more. In addition, there was a difference of discharge capacity caused by the connecting structures of the drainage gate and hydraulic turbine structure and the side slope at the end of apron. This study also showed that hydraulic investigation to enhance a discharge capacity is needed when the lock gate is designed and that numerical model experiments can be a useful analysis tool to design the drainage structure, as well as the hydraulic model experiment.
Aso caldera volcano is located in central Kyushu, Japan which is one of the largest caldera volcanoes in the world. Nakadake crater is the only active central cone in Aso caldera. There was an explosive eruption on October 8, 2016, the eruption column height was 11 km, and fallout ash was found 300 km away from the volcano. In this study, we performed a numerical simulation to analyze the ash dispersion and the fallout tephra deposits during this eruption using Ash3D that was developed by the United States Geological Survey. The result showed that the ash would spread to the east and northeast, that could not affect the Korean peninsula, and the volcanic ash was deposited at a place from a distance of 400 km or more in the direction of east and northeast. The result was in close agreement with the identified ashfall deposits. Ash3D can be useful for quick forecast for the effects of hazards caused by volcanic ash.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.22
no.10
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pp.665-671
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2010
In the present study a 1D-3D numerical simulation was performed to analyze the fire safety in a rescue station of a long railroad tunnel equipped with a mechanical ventilation. The behavior of hot air was studied for the emergency operation mode of ventilation system in case of fire in the rescue station. The 1D simulation was carried out for entire tunnel region. Detailed 3D CFD simulation was performed for the rescue station area in the central region of the tunnel by using the result of the 1D simulation as the boundary condition of the 3D simulation. Various type of cross passage installation were evaluated for the prevention of smoke diffusion to suggest the optimized interval of the cross passages in the rescue tunnel.
The visual analysis of buried channel (Be) devices such as buried channel MOSFETs and CCDs (Charge Coupled Devices) is investigated to give better understanding and insight for their electrical behaviours using a 3-dimensional (3-D) numerical simulation. This paper clearly demonstrates the capability of the numerical simulation of 'EVEREST' for characterising the analysis of a depletion mode MOSFET and BC CCD, which is a simulation software package of the semiconductor device. The inverse threshold and punch-through voltages obtained from the simulations showed an excellent agreement with those from the measurement involving errors of within approximately 1.8% and 6%, respectively, leading to the channel implanted doping profile of only approximately $4{\sim}5%$ error. For simulation of a buried channel CCD an advanced adaptive discretising technique was used to provide more accurate analysis for the potential barrier height between two channels and depletion depth of a deep depletion CCD, thereby reducing the CPU running time and computer storage requirements. The simulated result for the depletion depth also showed good agreement with the measurement. Thus, the results obtained from this simulation can be employed as the input data of a circuit simulator.
The purpose of this investigation is to propose a numerical simulation method of the crack propagation behavior in 3-dimensionl elastic body. The simulation method is based on the displacement-type finite element method, and the linear fracture theory is introduced. The results from the proposed method are compared with those from the structural experiments, and the good coincidences between them are shown in this paper. At the same time, 2-dimensional analysis is also done, and the results are compared with those obtained from 3-dimensional analysis and the structural experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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