KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.29
no.1A
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pp.45-52
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2009
In conventional structural design, deterministic optimization which satisfies codified constraints is performed to ensure safety and maximize economical efficiency. However, uncertainties are inevitable due to the stochastic nature of structural materials and applied loads. Thus, deterministic optimization without considering these uncertainties could lead to unreliable design. Recently, there has been much research in reliability-based design optimization (RBDO) taking into consideration both the reliability and optimization. RBDO involves the evaluation of probabilistic constraint that can be estimated using the RIA (Reliability Index Approach) and the PMA(Performance Measure Approach). It is generally known that PMA is more stable and efficient than RIA. Despite the significant advancement in PMA, RBDO still requires large computation time for large-scale applications. In this paper, A new reliability-based design optimization (RBDO) method is presented to achieve the more stable and efficient algorithm. The idea of the new method is to integrate a response surface method (RSM) with PMA. For the approximation of a limit state equation, the moving least squares (MLS) method is used. Through a mathematical example and ten-bar truss problem, the proposed method shows better convergence and efficiency than other approaches.
In this study, an investigation was conducted on the features, events, and processes (FEP) that could impact the long-term safety of the natural barriers constituting high-level radioactive waste geological repositories. The FEP list was developed utilizing the IFEP list 3.0 provided by the Nuclear Energy Agency (NEA) as foundational data, supplemented by geological investigations and research findings from leading countries in this field. A total of 49 FEPs related to the performance of the natural barrier were identified. For each FEP, detailed definitions, classifications, impacts on long-term safety, significance in domestic conditions, and feasibility of quantification were provided. Moreover, based on the compiled FEP list, three scenarios that could affect the long-term safety of the disposal facility were developed. Geological factors affecting the performance of the natural barrier in each scenario were selected and their relationships were visualized. The constructed FEP list and the visualization of interrelated factors in various scenarios are anticipated to provide essential information for selecting and organizing factors that must be considered in the development of mathematical models for quantitatively evaluating the long-term safety of deep geological repositories. In addition, these findings could be effectively utilized in establishing criteria related to the key performance of natural barriers for the confirmation of repository sites.
Civil engineers have taken the numerous slope monitoring data for an engineering project subjected to hazard potential of slide. However, the topics on how to deal with and draw out proper information from the data related to the slope behavior have not been widely discussed. Recently, several researchers had installed the real-time monitoring system to cope with slope failure; however they are mainly focused on the hardware system installation. Therefore, this study tries to show how the measured data could be grouped and connected each other. The basic idea of analyzing method studied in this paper came from the clustering, which is the part of data mining analysis. Therefore, at the base of classification of time series data, the authors suggest three mathematical data analyzing methods; Average Index of different displacement ($AD_{i,j}$), Difference of average relative displacement ($\overline{RD}_{i,j}$) and Coordinate system of average and relative displacement ($\overline{RD}$, AD). These analyzing methods are based on the statistical method and failure mechanism of slope. Therefore they showed clustering relationships of the similar parts of the slope which makes the same sliding mechanism.
With the importance and necessity of using AI in the field of education, this study aims to explore elementary school teachers' perceptions of using Artificial Intelligence (AI) in mathematics education. For this purpose, we conducted a survey using a 5-point Likert scale with 161 elementary school teachers and analyzed their perceptions of mathematics education with AI via four categories (i.e., Attitude of using AI, AI for teaching mathematics, AI for learning mathematics, and AI for assessing mathematics performance). As a result, elementary school teachers displayed positive perceptions of the usefulness of AI applications to teaching, learning, and assessment of mathematics. Specifically, they strongly agreed that AI could assist personalized teaching and learning, supplement prerequisite learning, and analyze the results of assessment. They also agreed that AI in mathematics education would not replace the teacher's role. The results of this study also showed that the teachers exhibited diverse perceptions ranging from negative to neutral to positive. The teachers reported that they were less confident and prepared to teach mathematics using AI, with significant differences in their perceptions depending on whether they enacted mathematics lessons with AI or received professional training courses related to AI. We discuss the implications for the role of teachers and pedagogical supports to effectively utilize AI in mathematics education.
As the 2022 revised mathematics curriculum emphasizing competency cultivation was announced, the researcher analyzed the connection between competency, content system, and achievement standards in elementary school mathematics curriculum. The results of the analysis of the link between the competency of the curriculum revision research report, its sub-elements, the 'process and skills' of the curriculum content system, and the achievement standard verb are as follows. First, most of the five curriculum competencies (problem solving, reasoning, communication, connection, and information processing) of the mathematics department are implemented as "process-skills" of the content system, which is further specified and presented as an achievement-based verb. Second, the five competencies were not implemented with the same weight in all areas, and the appropriate process-skills were differentiated and presented according to the content of knowledge-understanding by area/grade group. Third, verbs of the achievement standards were more rich than before in the 2022 revised elementary school mathematics curriculum. Fourth, 'understanding' throughout the entire area was still presented as the highest proportion. Through the research results, the researcher discussed clearly establishing the meaning of problem-solving capabilities in the future and developing and presenting "understanding" as a more specific process or skills.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.16
no.6
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pp.400-405
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2023
Currently, inverted pendulums are being studied in many fields, including posture control of missiles, rockets, etc, and bipedal robots. In this study, the vertical posture control of the pendulum was studied by constructing a rotary inverted pendulum using a 256-pulse rotary encoder and a DC motor. In the case of nonlinear systems, complex algorithms and controllers are required, but a control method using the classic and relatively simple PID(Proportional Integral Derivation) algorithm was applied to the rotating inverted pendulum system, and a simple but desired method was studied. The rotating inverted pendulum system used in this study is a nonlinear and unstable system, and a PID controller using Microchip's dsPIC30F4013 embedded processor was designed and implemented in linear modeling. Usually, PID controllers are designed by combining one or two or more types, and have the advantage of having a simple structure compared to excellent control performance and that control gain adjustment is relatively easy compared to other controllers. In this study, the physical structure of the system was analyzed using mathematical methods and control for vertical balance of a rotating inverted pendulum was realized through modeling. In addition, the feasibility of controlling with a PID controller using a rotating inverted pendulum was verified through simulation and experiment.
Hae Jin Kim;Yeon Hyeon Choe;Sung Mok Kim;Eun Kyung Kim;Mirae Lee;Sung-Ji Park;Joonghyun Ahn;Keumhee C. Carriere
Korean Journal of Radiology
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v.22
no.8
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pp.1266-1278
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2021
Objective: We aimed to compare the aortic valve area (AVA) calculated using fast high-resolution three-dimensional (3D) magnetic resonance (MR) image acquisition with that of the conventional two-dimensional (2D) cine MR technique. Materials and Methods: We included 139 consecutive patients (mean age ± standard deviation [SD], 68.5 ± 9.4 years) with aortic valvular stenosis (AS) and 21 asymptomatic controls (52.3 ± 14.2 years). High-resolution T2-prepared 3D steady-state free precession (SSFP) images (2.0 mm slice thickness, 10 contiguous slices) for 3D planimetry (3DP) were acquired with a single breath hold during mid-systole. 2D SSFP cine MR images (6.0 mm slice thickness) for 2D planimetry (2DP) were also obtained at three aortic valve levels. The calculations for the effective AVA based on the MR images were compared with the transthoracic echocardiographic (TTE) measurements using the continuity equation. Results: The mean AVA ± SD derived by 3DP, 2DP, and TTE in the AS group were 0.81 ± 0.26 cm2, 0.82 ± 0.34 cm2, and 0.80 ± 0.26 cm2, respectively (p = 0.366). The intra-observer agreement was higher for 3DP than 2DP in one observer: intraclass correlation coefficient (ICC) of 0.95 (95% confidence interval [CI], 0.94-0.97) and 0.87 (95% CI, 0.82-0.91), respectively, for observer 1 and 0.97 (95% CI, 0.96-0.98) and 0.98 (95% CI, 0.97-0.99), respectively, for observer 2. Inter-observer agreement was similar between 3DP and 2DP, with the ICC of 0.92 (95% CI, 0.89-0.94) and 0.91 (95% CI, 0.88-0.93), respectively. 3DP-derived AVA showed a slightly higher agreement with AVA measured by TTE than the 2DP-derived AVA, with the ICC of 0.87 (95% CI, 0.82-0.91) vs. 0.85 (95% CI, 0.79-0.89). Conclusion: High-resolution 3D MR image acquisition, with single-breath-hold SSFP sequences, gave AVA measurement with low observer variability that correlated highly with those obtained by TTE.
Mathematics is a subject that is closely related to ensuring basic academic abilities. As the importance of basic academic abilities has emerged recently, various policies and programs have been implemented to ensure basic academic abilities in mathematics. In this study, we extracted the programs related to mathematics from the Implementation Plans of the Basic Academic Abilities Guarantee of 17 city and provincial education departments and analyzed the actual status of the programs. We divided the programs into diagnosis and support. Regarding diagnosis, we analyzed what types of diagnostic tools are used, who chooses diagnostic tools, who is diagnosed, and when students are diagnosed. Regarding support, we classified it as in-class, in-school, and out-of-school support, and further analyzed the type of the learning support program and the expertise of the instructor. The results of this study showed that there was room for improvement in the timing of diagnosis and diagnostic expertise. This study also found the problems with the lack of preventive programs, ensuring teacher expertise, and support for dyscalculia. This study is expected to contribute to the implementation of programs to ensure basic academic abilities in mathematics and to promote research on basic academic abilities in mathematics education.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.13
no.1
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pp.1-16
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2024
Over recent years, 6 Sigma has become a key methodology in manufacturing for quality improvement and cost reduction. However, challenges have arisen due to the difficulty in analyzing large-scale data generated by smart factories and its traditional, formal application. To address these limitations, a big data-based 6 Sigma approach has been developed, integrating the strengths of 6 Sigma and big data analysis, including statistical verification, mathematical optimization, interpretability, and machine learning. Despite its potential, the practical impact of this big data-based 6 Sigma on manufacturing processes and management performance has not been adequately verified, leading to its limited reliability and underutilization in practice. This study investigates the efficiency impact of DX SS, a big data-based 6 Sigma, on manufacturing processes, and identifies key success policies for its effective introduction and implementation in enterprises. The study highlights the importance of involving all executives and employees and researching key success policies, as demonstrated by cases where methodology implementation failed due to incorrect policies. This research aims to assist manufacturing companies in achieving successful outcomes by actively adopting and utilizing the methodologies presented.
Inocencio Luevanos-Soto;Arnulfo Luevanos-Rojas;Victor Manuel Moreno-Landeros;Griselda Santiago-Hurtado
Coupled systems mechanics
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v.13
no.3
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pp.201-217
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2024
This study aims to develop a new model to obtain the minimum area in circular isolated footings with eccentric column taking into account that the surface in contact with the ground works partially in compression, i.e., a part of the contact area of the footing is subject to compression and the other there is no pressure (pressure zero). The new model is formulated from a mathematical approach based on a minimum area, and it is developed by integration to obtain the axial load "P", moment around the X axis "Mx" and moment around the Y axis "My" in function of σmax (available allowable soil pressure) R (radius of the circular footing), α (angle of inclination where the resultant moment appears), y0 (distance from the center of the footing to the neutral axis measured on the axis where the resultant moment appears). The normal practice in structural engineering is to use the trial and error procedure to obtain the radius and area of the circular footing, and other engineers determine the radius and area of circular footing under biaxial bending supported on elastic soils, but considering a concentric column and the contact area with the ground works completely in compression. Three numerical problems are given to determine the lowest area for circular footings under biaxial bending. Example 1: Column concentric. Example 2: Column eccentric in the direction of the X axis to 1.50 m. Example 3: Column eccentric in the direction of the X axis to 1.50 m and in the direction of the Y axis to 1.50 m. The new model shows a great saving compared to the current model of 44.27% in Example 1, 50.90% in Example 2, 65.04% in Example 3. In this way, the new minimum area model for circular footings will be of great help to engineers when the column is located on the center or edge of the footing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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