This paper presents a mathematical model and simulation method for investigating the performance of set net systems and fish cage systems influenced by currents and waves. Both systems consist of netting, mooring ropes, a floating collar and sinkers. The netting and ropes were considered flexible structures and the floating collar was considered an elastic structure. Both were modeled on a mass-spring model. The structures were divided into finite elements and mass points were placed at the mid-point of each element, and the mass points were connected by mass-less springs. Each mass point was subjected to external and internal forces and the total force was calculated at every integration step. An implicit integration scheme was used to solve the nonlinear dynamic system. The computation method was applied to dynamic simulation of actual systems simultaneously influenced by currents and waves in order to evaluate their practicality. The simulation results improved our understanding of the behavior of the structure and provided valuable information concerning the optimized design of set net and fish cage systems exposed to an open ocean environment.
Two types of numerical modeling techniques were considered for the dynamic response of a structure subjected to a ground acceleration. One technique is based on the equation of motion relative to ground motion, and the other is based on the equation of absolute motion of the structure and the ground. The analytic background of the former is well established while the latter has not yet been extensively verified. The latter is called a large mass method, which allocates an appropriate large mass to the ground so that it causes the ground to move according to a given acceleration time history. In this paper, through the use of a single degree-of-freedom spring-mass system, the equations of motion of the two techniques were analyzed and useful theorems are provided on the large mass method. Using simple examples, the numerical results of the two modeling techniques were compared with analytic solutions. It is shown that the theorems provide a clear insight on the large mass method.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.3
no.1
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pp.136-142
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1995
An analysis model is proposed for the performance prediction of typical ball and tube type mechanical crash sensors based upon mass-spring-viscous gas damping idealization. Also a construction of mechanical crash pulse generator is suggested as an experimental tool for calibration and verification of model predictions. A sensor tuning procedure for a particular set of crash pulses is suggested based upon the analysis model and the experimental tools.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.2
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pp.671-686
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2020
Due to the long training time and high training cost of traditional surgical training methods, the emerging virtual surgical training method has gradually replaced it as the mainstream. However, the virtual surgical system suffers from poor authenticity and high computational cost problems. For overcoming the deficiency of these problems, we propose an optimized model for the local compression deformation of soft tissue. This model uses a simulated annealing algorithm to optimize the parameters of the soft tissue model to improve the authenticity of the simulation. Meanwhile, although the soft tissue deformation is divided into local deformation region and non-deformation region, our proposed model only needs to calculate and update the deformation region, which can improve the simulation real-time performance. Besides, we define a compensation strategy for the "superelastic" effect which often occurs with the mass-spring model. To verify the validity of the model, we carry out a compression simulation experiment of abdomen and human foot and compare it with other models. The experimental results indicate the proposed model is realistic and effective in soft tissue compression simulation, and it outperforms other models in accuracy and real-time performance.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.24
no.6
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pp.615-621
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2014
The Addiction problems have been became a social problem; the social efforts continue to solve these problems. One of those efforts, we need to establish a mathematical modeling for an addictive model to perform analysis of behavior by using this modeling. We need to process the research that can be judged before and after addictive status with result of the behavior analysis. We have to process an observation of transition from before to after addictive status. According to those necessary, this paper proposed the physical exercise model that is composed by novel second order system, which consisted of Spring-Damper-Mass system with equivalence in order to evolve an addictive equation for physical exercise. This paper also is analyzed by the behaviors for those the addictive equation of physical exercise.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2010.05a
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pp.254-257
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2010
Acoustic design parameters of a Helmholtz resonator are studied experimentally and numerically for acoustic stability in a model acoustic tube. Acoustic damping is quantified by the amplitude of the fluid velocity in mass-spring-damper system. The length of an orifice, the volume of a cavity, and the diameters of an orifice and a cavity in the resonator are selected as design parameters for tuning of the resonator. It is found that acoustic damping capacity is increased by shorter orifice and longer cavity in the resonator. As the ratio of the orifice diameter to the cavity diameter increases in the resonator, the damping capacity decreases.
This research addresses experimentally the relationship between the excitation frequency and both hoop and axial wall stresses in a water storage tank. A low-density polyethylene tank with six different aspect ratios (water level to tank radius) was tested using a shake table. A laminar box with sand represents a soil site to simulate Soil-Structure Interaction (SSI). Sine excitations with eight frequencies that cover the first free vibration frequency of the tank-water system were applied. Additionally, Ricker wavelet excitations of two different dominant frequencies were considered. The maximum stresses are compared with those using a nonlinear elastic spring-mass model. The results reveal that the coincidence between the excitation frequency and the free-vibration frequency of the soil-tank-water system increases the sloshing intensity and the rigid-like body motion of the system, amplifying the stress development considerably. The relationship between the excitation frequency and wall stresses is nonlinear and depends simultaneously on both sloshing and uplift. In most cases, the maximum stresses using the nonlinear elastic spring-mass model agree with those from the experiments.
The purpose of this study was to develop a theoretical model to analyze the vibration of finite railways forced by distributed moving loads. The vibration characteristics of compliantly supported beam utilizing compressional damping model were investigated through the Rayleigh-Ritz method. The distributed moving load was analyzed as the cross correlation function on railways. This allowed the use of statistical characteristics for simulation of the moving train wheels on the rail. The results showed there is a critical velocity inducing resonant vibration of the rail. The mass spring resonance from the rail fastening systems exhibited significant influence on the resulting vibration response. In particular, the effect of the viscoelastic core damping was investigated as an efficient method for minimizing rail vibration. The decrease of the averaged vibration and rolling noise generation by the damping core was maximized at the mass-stiffness-mass resonance frequency.
Simple spring-damper-mass models have been widely used to understand whole-body vertical biodynamic response characteristics of the seated vehicle driver. However, most previous models have not considered about the non-rigid masses(wobbling masses). A simple mechanical model of seated human body developed in this study included the torso represented by a rigid and a wobbling mass. Within the 0.5-20Hz frequency range and for excitation amplitudes maintained below $5ms^{-2}$, this 4-degree-of-freedom driver model is proposed to satisfy the measured vertical vibration response characteristics defined from a synthesis of published data for subjects seated erect without backrest support. The parameters are identified by using the combinatorial optimization technique, simulated annealing method. The model response was found to be provided a closer agreement with the response characteristics than previously published models.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.23
no.2
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pp.194-199
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2017
When sea tide and wave velocity change, the behavior of silt protectors underwater changes, and a hydraulic force exceeding the anchor wave force is applied. In this study, the movement mechanism of a silt protector has been analyzed using the mass-spring method. The initial position of the silt protector was in the Jindo area near Gwangpo Port (742-1, Gyupori, Chongdo-myeon, Jindo-gun, Jeonnam, Korea). The tension required to exceed the holding power of the anchor was 0.05 m/s at 318 sec., 0.15 m/s at 77 sec., 0.25 m/s at 43 sec., and 0.3 m/s at 37 sec.. As the anchor started to move from the sea floor and the tide speed increased to 0.01 m/s, anchor movement start time shortened by an average of 11.2 sec.. Compared with when tide was the only affecting factor, the silt protector and anchor were found to have moved 19.7 % at 0.1 m/s, 7.6 % at 0.15 m/s, 5.8 % at 0.2 m/s, 4.3 % at 0.25 m/s and 2.8 % at 0.3 m/s, showing an increase. When wave effect was added to the tide, anchor movement started when the flow rate was slow 7.6 % of the time. With a high flow velocity, anchor movement started without any significant difference less than 4.3 % of the time. When tide speed exceeded 0.13 m/s and the direction of the waves matched, the silt protector was not able to perform due to collisions with surrounding sea structures. When installing a silt protector, the fluid flow situation and the silt protector situation must be carefully analyzed using the mass-spring method to apply the result found in this study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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