One of the significant problems in the design of onshore pipelines in seismic areas is their stability in case of liquefaction. Several model tests and numerical analyses allow investigating the behavior of pipelines when the phenomenon of liquefaction occurs. While experimental tests contribute significantly toward understanding the liquefaction mechanism, they are costly to perform compared to numerical analyses; on the other hand, numerical analyses are difficult to execute, because of the complexity of the soil behavior in case of liquefaction. This paper reports an overview of the existing computational methods to evaluate the stability of onshore pipelines in liquefied soils, with particular attention to the development of excess pore water pressures and the floatation of buried structures. The review includes the illustration of the mechanism of floating and the description of the available calculation methods that are classified in static and dynamic approaches. We also highlighted recent trends in numerical analyses. Moreover, for the static condition, referring to the American Petroleum Institute (API) Specification, we computed and compared the uplift safety factors in different cases that might have a relevant practical use.
Degradation of reinforced concrete (RC) structures due to chloride penetration followed by reinforcement corrosion has been a serious problem in civil engineering for many years. The numerical simulation methods at present are mainly finite element method (FEM) and finite difference method (FDM), which are based on mesh. Mesh generation in engineering takes a long time. In the present article, the numerical solution of chloride transport in concrete is analyzed using radial point interpolation method (RPIM) and element-free Galerkin (EFG). They are all meshless methods. RPIM utilizes radial polynomial basis, whereas EFG uses the moving least-square approximation. A Galerkin weak form on global is used to attain the discrete equation, and four different numerical examples are presented. MQ function and appropriate parameters have been proposed in RPIM. Numerical simulation results are compared with those obtained from the finite element method (FEM) and analytical solutions. Two case of chloride transport in full saturated and unsaturated concrete are analyzed to test the practical applicability and performance of the RPIM and EFG. A good agreement is obtained among RPIM, EFG, and the experimental data. It indicates that RPIM and EFG are reliable meshless methods for prediction of chloride concentration in concrete structures.
This paper discusses the effect of numerical reinforcement modeling methods on the penetration performance of a penetrator into a concrete target. AUTODYN-3D has been used to conduct the numerical penetration analyses. In order to validate the computational approach, experimental data of Hanchak have been compared to a computation result and a reasonably good agreement could be obtained. The strength and the diameter of a reinforcement have been changed to find out the effect of reinforcement modeling methods on the penetration performance. The impact locations and velocities of a penetrator are also changed to investigate the effect of reinforcement modeling methods. Residual velocities of a penetrator are quantitatively compared in detail for the evaluation of reinforcement modeling effects on the penetration performance.
Real-time hybrid testing (RTHT) involves virtual splitting of the structure into two parts: physical substructure that contains the key region of interest which is tested in a laboratory and numerical substructure that contains the remaining part of the structure in the form of a numerical model. This paper numerically assesses four step-by-step integration methods (Central difference method (CDM), Operator splitting method (OSM), Rosenbrock based method (RBM) and CR-integration method (CR)) which are widely used in RTHT. The methods have been assessed in terms of stability and accuracy for various realistic damping ratios of the physical substructure. The stability is assessed in terms of the spectral radii of the amplification matrix while the accuracy in terms of numerical damping and period distortion. In order to evaluate the performance of the methods, five carefully chosen examples have been studied - undamped SDOF, damped SDOF, instantaneous softening, instantaneous hardening and hysteretic system. The performance of the methods is measured in terms of a non-dimensional error index for displacement and velocity. Based on the error indices, it is observed that OSM and RBM are robust and performs fairly well in all the cases. CDM performed well for undamped SDOF system. CR method can be used for the system showing softening behaviour. The error indices indicate that accuracy of OSM is more than other method in case of hysteretic system. The accuracy of the results obtained through time integration methods for different damping ratios of the physical substructure is addressed in the present study. In the presence of a number of integration methods, it is preferable to have criteria for the selection of the time integration scheme. As such criteria are not available presently, this paper attempts to fill this gap by numerically assessing the four commonly used step-by-step methods.
Purpose: The architectural structures in the engineering field include more than one material, and the heat transfer through these multiple materials becomes complicated. More or less, the analytic solutions obtained by the hand calculation can provide the limited information of heat transfer phenomena. However, the engineers have generally been forced to obtain reliable results than those of the hand calculation. The numerical calculation such as a finite volume methods with the unstructured grid system is only the suitable means of the analysis for the complex and arbitrary domains that consists of multiple materials. In this study, a new numerical code is developed to provide temperature distributions in the multiple material domains, and the results of this code are compared with the validation cases in ISO10211. Method: Finite volume methods with an unstructured grid is employed. In terms of numerical methods, the heat transfer conduction coefficient is not defined on the surface of the cell between different material cells. The heat transfer coefficient is properly defined to accurately mimic the heat transfer through the surface. The boundary conditions of heat flux considering radiation or heat convection are also developed. Result: The comparison between numerical results and ISO 10211 cases. We are confirmed that the numerical method provides the proper temperature distributions, and the heat transfer equation and its boundary conditions are developed properly.
PURPOSES : To solve problems in current compaction control DCPT(Dynamic Cone Penetrometer Test), highly correlated with various testing methods, simple, and economic is being applied. However, it、s hard to utilize DCPT results due to the few numerical analyses for DCPT have been performed and the lack of data accumulation. Therefore, this study tried to verify the validation of numerical modeling for DCPT by comparing and analyzing the results of numerical analyses with field tests. METHODS: The ground elastic modulus and PR(Penetration Rate) value were estimated by using PFC(Particle Flow Code) 3D program based on the discrete element method. Those values were compared and analyzed with the result of field tests. Also, back analysis was conducted to describe ground elastic modulus of field tests. RESULTS : Relative errors of PR value between the numerical analyses and field tests were calculated to be comparatively low. Also, the relationship between elastic modulus and PR value turned out to be similar. CONCLUSIONS : Numerical modeling of DCPT is considered to be suitable for describing field tests by carrying out numerical analysis using PFC 3D program.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.6
no.1
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pp.1-15
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2002
Advection-dominated transport problems possess difficulties in the design of numerical methods for solving them. Because of the hyperbolic nature of advective transport, many characteristic numerical methods have been developed such as the classical characteristic method, the Eulerian-Lagrangian method, the transport diffusion method, the modified method of characteristics, the operator splitting method, the Eulerian-Lagrangian localized adjoint method, the characteristic mixed method, and the Eulerian-Lagrangian mixed discontinuous method. In this paper relationships among these characteristic methods are examined. In particular, we show that these sometimes diverse methods can be given a unified formulation. This paper focuses on characteristic finite element methods. Similar examination can be presented for characteristic finite difference methods.
Kim, Byung-Il;Hong, Kang-Han;Kim, Young-Seon;Han, Sang-Jae
Journal of the Korean Geosynthetics Society
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v.17
no.4
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pp.41-52
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2018
Since the composite ground design method is easy to apply for calculation or numerical analysis, it is applied to the design of cement mixing methods. However, the comparison studies between analysis and actual results such as a trial test and construction for the cement mixing method are few because the composite ground design method was developed for the compaction pile (SCP, GCP) methods. In this study, the results of various analysis methods, such as the composite ground analysis method (1 case) and the individual pile method (3 cases), were compared with actual measurements through a two-dimensional finite element numerical analysis. In case of the surface settlements, the results of study show that the individual plate method was larger than the actual measurements, while other methods are similar. The settlements at the under ground of the improved area is overestimated in all analysis methods. When comparing numerical analysis results for the horizontal displacement, and ground reaction forces, the individual pile method in equivalent wall concept was found to be the most similar to the measurements. The composite ground method was not able to predict the behavior of stress transfer (Arching effect) and it turned out that the prediction of horizontal displacement was too large.
The multiresolution analysis for Legendre multiwavelets are given, anti-derivatives of Legendre multiwavelets are used for the numerical solution of differential equations, a special form of multilevel augmentation method algorithm is proposed to solve the disrete linear system efficiently, convergence rate of the Galerkin methods is given and numerical examples are presented.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.15
no.4
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pp.267-275
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2011
This paper proposes a new quickly convergent pattern search quasi-Newton algorithm that employs the multi-step version of the Symmetric Rank One (SRI). The new algorithm works on the factorizations of the inverse Hessian approximations to make available a sequence of convergent positive bases required by the pattern search process. The algorithm, in principle, resembles that developed in [1] with multi-step methods dominating the dervation and with numerical improvements incurred, as shown by the numerical results presented herein.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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