We introduce a depth scaling strategy to improve the accuracy of frequency-domain elastic full waveform inversion (FWI) using the new pseudo-Hessian matrix for seismic data without low-frequency components. The depth scaling strategy is based on the fact that the damping factor in the Levenberg-Marquardt method controls the energy concentration in the gradient. In other words, a large damping factor makes the Levenberg-Marquardt method similar to the steepest-descent method, by which shallow structures are mainly recovered. With a small damping factor, the Levenberg-Marquardt method becomes similar to the Gauss-Newton methods by which we can resolve deep structures as well as shallow structures. In our depth scaling strategy, a large damping factor is used in the early stage and then decreases automatically with the trend of error as the iteration goes on. With the depth scaling strategy, we can gradually move the parameter-searching region from shallow to deep parts. This flexible damping factor plays a role in retarding the model parameter update for shallow parts and mainly inverting deeper parts in the later stage of inversion. By doing so, we can improve deep parts in inversion results. The depth scaling strategy is applied to synthetic data without lowfrequency components for a modified version of the SEG/EAGE overthrust model. Numerical examples show that the flexible damping factor yields better results than the constant damping factor when reliable low-frequency components are missing.
In modem petroleum reservoir engineering, the characterization of reservoir heterogeneities is very important to accurately understand and predict reservoir production performance. Formation evaluation for the description of reservoir is generally conducted by performing the analysis of well logging, core testing, and well testing. However, the measured data points by well logging or core testing are in general very sparse and hence reservoir properties should be interpolated and extrapolated from measured points to uncharacterized areas. In assigning the data for the unknown points, simple averaging technique is not feasible as optimum estimation method since this method does not account the spatial relationship between the data points. The main goal of this work is to develop PC-version of multi-purpose geostatistical model in which several stages are systematically proceeded. In the development of model, the simulator employs a automatic selection of semivariogram function such as exponential or spherical model with the best values of $R^2$. The simulator also implements a special algorithm for the fitting of semivariogram function to experimental sernivariogram. The special algorithm such as trial and error scheme is devised since this method is much more reliable and stable than Gauss-Newton method. The simulator has been tested under stringent conditions and found to be stable. Finally, the validity and the applicability of the developed model have been studied against some existing actual field data.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.29
no.4
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pp.73-92
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1987
Formulation of the geometric optimization for truss structures based on the elasticity theory turn out to be the nonlinear programming problem which has to deal with the cross-sectional area of the member and the coordinates of its nodes simultaneously. A few techniques have been proposed and adopted for the analysis of this nonlinear programming problem for the time being. These techniques, however, bear some limitations on truss shapes, loading conditions and design criteria for the practical application to real structures. A generalized algorithm for the geometric optimization of the truss structures, which can eliminate the above mentioned limitations, is developed in this study. The algorithm proposed utilizes the two-levels technique. In the first level which consists of two phases, the cross-sectional area of the truss member is optimized by transforming the nonlinear problem into SUMT, and solving SUMT utilizing the modified Newton Raphson method. In the second level, which also consists of two phases the geometric shape is optimized utillzing the unindirectional search technique of the Powell method which make it possible to minimize only the objective functlon. The algorithm proposed in this study is numerically tested for several truss structures with various shapes, loading conditions and design criteria, and compared with the results of the other algorithms to examine its applicability and stability. The numerical comparisons show that the two- levels algorithm proposed in this study is safely applicable to any design criteria, and the convergency rate is relatively fast and stable compared with other iteration methods for the geometric optimization of truss structures. It was found for the result of the shape optimization in this study to be decreased greatly in the weight of truss structures in comparison with the shape optimization of the truss utilizing the algorithm proposed with the other area optimum method.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.18
no.2
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pp.112-123
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2006
Double-peak normal distribution function was suggested as the probability density function of the non-tidal components (NTC) data in Korean coastal zone. Frequency distribution analysis of the NTC data was carried out using hourly tidal elevation data of the ten tidal gauging stations, i.e., Incheon, Gunsan, Mokpo, Jeju, Yeosu, Masan, Gadeokdo, Busan, Pohang, and Sokcho which were served through the Internet Homepage by the National Ocean Research Institute. NTC data is defined as the difference between the measured tidal elevation data and the astronomical tidal elevation data using 64 tidal constituents information. Based on the RMS error and R2 value comparison analysis, it was found that this suggested function as the probability density function of the NTC data was found to be more appropriate than the normal distribution function. The parameters of the double-peak function were estimated optimally using Levenberg-Marquardt method which was modified from the Newton method. The standard deviation and skewness coefficient were highly correlated with the non-tidal constants of the tidal gauging stations except Mokpo, Jeju and Sokcho stations.
Choi, Yeon Jin;Shin, Sung Ryul;Ha, Ji Ho;Chung, Woo Keen;Kim, Won Sik
Geophysics and Geophysical Exploration
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v.17
no.4
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pp.231-241
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2014
Recently, single channel seismic survey for engineering purpose have been used widely taking advantage of simple processing. However it is very difficult to obtain high fidelity subsurface image by single channel seismic due to insufficient fold coverage. Recently, seismic waveform inversion in multi channel seismic survey is utilized for accurate subsurface imaging even in complex terrains. In this paper, we propose the seismic waveform inversion algorithm for velocity model building using a single channel seismic data. We utilize the Gauss-Newton method and assume that subsurface model is 1-Dimensional. Seismic source estimation technique is used and offset effect is also corrected by removing delay time by offset. Proposed algorithm is verified by applying modified Marmousi2 model, and applied to field data set obtained in port of Busan.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.5
no.3
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pp.49-59
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1985
Formulation of the geometric optimization for truss structures based on the elasticity theory turn out to be the nonlinear programming problem which has to deal with the Cross sectional area of the member and the coordinates of its nodes simultaneously. A few techniques have been proposed and adopted for the analysis of this nonlinear programming problem for the time being. These techniques, however, bear some limitations on truss shapes loading conditions and design criteria for the practical application to real structures. A generalized algorithm for the geometric optimization of the truss structures which can eliminate the above mentioned limitations, is developed in this study. The algorithm developed utilizes the two-phases technique. In the first phase, the cross sectional area of the truss member is optimized by transforming the nonlinear problem into SUMT, and solving SUMT utilizing the modified Newton-Raphson method. In the second phase, the geometric shape is optimized utilizing the unidirctional search technique of the Rosenbrock method which make it possible to minimize only the objective function. The algorithm developed in this study is numerically tested for several truss structures with various shapes, loading conditions and design criteria, and compared with the results of the other algorithms to examme its applicability and stability. The numerical comparisons show that the two-phases algorithm developed in this study is safely applicable to any design criteria, and the convergency rate is very fast and stable compared with other iteration methods for the geometric optimization of truss structures.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.4
no.1
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pp.27-48
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1984
This study is conserned with the optimization of reinforced concrete frames using limit state design theory. Formulations of the optimal design for reinforced concrete frame based on the limit state theory turn out to be the nonlinear programming problems which have to deal with the required steel area, the width and effective height of the beam and column section and the moment reduction factor as the design variables. The objective function is formulated as the total construction cost which considers the costs of steel, concrete and forming for the reinforced concrete frames, and the basic constraints are imposed upon both ultimate and serviciability limit state concepts. Also, the stress blocks assumpted in CP110 and Hognestad et al. theory are applied to analysis an ultimate resistant section force for the ultimate limit state and only the criteria of CP110 are used for serviciability limit state. The optimized technique which is applied to solve the nonlinear programming problems for the optimization of reinforced concrete frames is SUMT utilizing the modified Newton-Raphson method. This algorithm is used to test for the two reinforced concrete frames, and then is compared and analysized with the numerical results of reference(10) to examine its convergence, applicability and stability under the same conditions. The results of this study are discussed about the economy comparision of the optimal values for CP110 and Hognestad et al., and the applicability, stability, convergence and validity of this algorithm used herein through the numerical analyses.
A precision tribometer consisting of a cantilever was designed to measure frictional forces in the micro-Newton range. As frictional forces are measured based on the bending of the cantilever, vibration of the cantilever is the most significant factor affecting the quality of the friction measurement. Therefore, improved design of the tribometer with double cantilevers and a connecting plate that united the two cantilevers mechanically was suggested. For the verification of the modified design of the tribometer, numerical analysis and experiments were conducted. Examination using the finite element method revealed that the tribometer with a double cantilever and a connecting plate exhibited faster damping characteristics than the tribometer with a single cantilever. In the experiment, effectiveness of the double cantilever and connecting plate for vibration reduction was also confirmed. Vibration of the tribometer with double cantilever decreased eight times faster than that of the tribometer with a single cantilever. The faster damping of the double cantilever design is attributed to the mechanical interaction at the contacting surfaces between the cantilever and the connecting plate. Tribotesting using the tribometer with a single cantilever resulted in random fluctuation of frictional forces due to the stick-slip behavior. However, using the tribometer with a double cantilever and connecting plate for the tribotest gave relatively uniform and steady measurement of frictional forces. Increased stiffness owing to using a double cantilever and mechanical damping of the connecting plate were responsible for the stable friction signal.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.6D
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pp.895-904
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2008
CWR (Continuous Welded Rail) may be broken when a temperature drop below the neutral temperature changes in axial force, causing tensile fracture and rail gap, in winter. Rail-breaks may lead to the damage of the rail and wheel by dynamic load, and the reduction of running safety if not detected before the passage of a train. In this study, the track and train coupled model with open gap for dynamic interaction analysis, is proposed. Linear track and train systems is coupled by the nonlinear Herzian contact spring and the complete system matrices of total track-train system is constructed. And the interaction phenomenon considering open gap, was defined by assigning the irregularity functions between the two sides of a gap. Time history analysis, which have an iteration scheme such as $Newmark-{\beta}$ method based on Modified Newton-Raphson methods, was performed to solve the nonlinear equation. Finally, numerical studies are performed to assess the effect of various parameters of system, apply to various speeds, open gap size and the support stiffness of rail.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.12
no.3
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pp.65-79
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1992
This study is concerned with the optimal design of two hinged steel arches with I cross sectional type and aimed at the exact analysis of the arches and the safe and economic design of structure. The analyzing method of arches which introduces the finite difference method considering the displacements of structure in analyzing process is used to eliminate the error of analysis and to determine the sectional force of structure. The optimizing problems of arches formulate with the objective functions and the constraints which take the sectional dimensions(B, D, $t_f$, $t_w$) as the design variables. The object functions are formulated as the total weight of arch and the constraints are derived by using the criteria with respect to the working stress, the minimum dimension of flange and web based on the part of steel bridge in the Korea standard code of road bridge and including the economic depth constraint of the I sectional type, the upper limit dimension of the depth of web and the lower limit dimension of the breadth of flange. The SUMT method using the modified Newton Raphson direction method is introduced to solve the formulated nonlinear programming problems which developed in this study and tested out throught the numerical examples. The developed optimal design programming of arch is tested out and examined throught the numerical examples for the various arches. And their results are compared and analyzed to examine the possibility of optimization, the applicablity, the convergency of this algorithm and with the results of numerical examples using the reference(30). The correlative equations between the optimal sectional areas and inertia moments are introduced from the various numerical optimal design results in this study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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