Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.19
no.2
s.72
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pp.125-138
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2006
The use of system identification approaches for damage detection has been expanded in recent years owing to the advancements in data acquisition system andinformation processing techniques. Soft computing techniques such as neural networks and genetic algorithm have been utilized increasingly for this end due to their excellent pattern recognition capability. In this study, damage detection of bridge structures using neural networks technique based on the modal properties is presented, which can effectively consider the modeling uncertainty in the analysis model from which the training patterns are to be generated. The differences or the ratios of the mode shape components between before and after damage are used as the input to the neural networks in this method, since they are found to be less sensitive to the modeling errors than the mode shapes themselves. Two numerical example analyses on a simple beam and a multi-girder bridge are presented to demonstrate the effectiveness and applicability of the proposed method.
The methods and performance of a pin-level nuclear reactor core thermal-hydraulics (T/H) code ESCOT employing the drift-flux model are presented. This code aims at providing an accurate yet fast core thermal-hydraulics solution capability to high-fidelity multiphysics core analysis systems targeting massively parallel computing platforms. The four equation drift-flux model is adopted for two-phase calculations, and numerical solutions are obtained by applying the Finite Volume Method (FVM) and the Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equation (SIMPLE)-like algorithm in a staggered grid system. Constitutive models involving turbulent mixing, pressure drop, and vapor generation are employed to simulate key phenomena in subchannel-scale analyses. ESCOT is parallelized by a domain decomposition scheme that involves both radial and axial decomposition to enable highly parallelized execution. The ESCOT solutions are validated through the applications to various experiments which include CNEN $4{\times}4$, Weiss et al. two assemblies, PNNL $2{\times}6$, RPI $2{\times}2$ air-water, and PSBT covering single/two-phase and unheated/heated conditions. The parameters of interest for validation include various flow characteristics such as turbulent mixing, spacer grid pressure drop, cross-flow, reverse flow, buoyancy effect, void drift, and bubble generation. For all the validation tests, ESCOT shows good agreements with measured data in the extent comparable to those of other subchannel-scale codes: COBRA-TF, MATRA and/or CUPID. The execution performance is examined with a mini-sized whole core consisting of 89 fuel assemblies and for an OPR1000 core. It turns out that it is about 1.5 times faster than a subchannel code based on the two-fluid three field model and the axial domain decomposition scheme works as well as the radial one yielding a steady-state solution for the OPR1000 core within 30 s with 104 processors.
Superelastic shape memory alloys (SMAs) are metallic materials that can automatically recover to their original condition without heat treatment only after the removal of the applied load. These smart materials have been wildly applied instead of steel materials to the place where large deformation is likely to concentrate. In spite of many advantages, superelastic SMA materials have been limited to use in the construction filed because there is lack of effort and research involved with the development of the material model, which is required to reproduce the behavior of superelastic SMA materials. Therefore, constitutive material models as well as algorithm codes are mainly treated in this study for the purpose of simulating their hysteretic behavior through numerical analyses. The simulated curves are compared and calibrated to the experimental test results with an aim to verify the adequacy of material modeling. Furthermore, structural analyses incorporating the material property of the superelastic SMAs are conducted on simple and cantilever beam models. It can be shown that constitutive material models presented herein are adequate to reliably predict the behavior of superelastic SMA materials under cyclic loadings.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.46
no.1
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pp.14-22
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2009
By calculating the differences between two images, which are captured with the same scene at different time, we can detect a set of outliers, such as occluding objects due to moving vehicles. To reduce the influence from the different intensity properties of the images, a simple technique that reruns the regression, which is based on the polynomial regression model, is employed. For a robust detection of outliers, the image difference is normalized by the noise variance. Hence, an accurate estimate of the noise variance is very important. In this paper, using an empirically obtained correction constant is proposed. Numerical analysis using both synthetic and real images are also shown in this paper to show the robust performance of the detection algorithm.
Kim, Ji-Hoon;Heo, Joo-Nyoung;Ahn, Sung-Hoo;Lee, Doo-Ho;Son, Young-Seok;Shin, Jee-Young
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.37
no.1
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pp.40-46
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2013
Turbulent flow and heat transfer in a channel with a detached rib array have been simulated. The computations are based on the finite volume method with the SIMPLE algorithm. The forms of ribs considered in this study were rib with rectangular cross section, rib with groove, broken rib, and V-shaped rib. The ribs were deployed transverse or aligned $60^{\circ}$ to the main direction of the flow. Local heat transfer coefficients were obtained at various Reynolds numbers within the turbulent flow regime. Area-averaged data were calculated in order to compare the overall performance of the tested ribbed surfaces and to evaluate the degree of heat transfer enhancement induced by the ribs with respect to the smooth channel. The highest heat transfer occurred for the rib with groove which was aligned $60^{\circ}$ to the main flow direction. Performance factor was decreased with the increase of velocity, and it was found that the best performance factor was obtained in the low velocity region.
In order to predict the dynamic behavior of composite laminated plate accurately, the parametric identification is performed using its mechanical properties- $E_1,\;E_2,\;V_{12},\;G_{12}$ as design parameters. After natural frequencies are measured through simple vibration test, the objective function consists of the sum of errors between experimental and numerical frequencies of a structure. As optimization algorithm, conjugate gradient method is used to minimize the objective function. Sensitivity Analysis is performed to update design parameters during this process and can explain the result of parametric identification. In order to check the propriety of result, mode shapes are compared before and after identification. The improved prediction of natural frequencies of composite laminated plate is obtained with updated properties. For the application of result, updated properties is applied to the composite laminated plate that has different stacking sequence.
In the present study, an enhanced subsurface prediction algorithm based on a non-parametric geostatistical model and a history matching technique through Gibbs sampler is developed and the iterative prediction improvement procedure is proposed. The developed model is applied to a simple two-dimensional synthetic case where domain is composed of three different hydrogeologic media with $500m{\times}40m$ scale. In the application, it is assumed that there are 4 independent pumping tests performed at different vertical interval and the history curves are acquired through numerical modeling. With two hypothetical borehole information and pumping test data, the proposed prediction model is applied iteratively and continuous improvements of the predictions with reduced uncertainties of the media distribution are observed. From the results and the qualitative/quantitative analysis, it is concluded that the proposed model is good for the subsurface prediction improvements where the history data is available as a supportive information. Once the proposed model be a matured technique, it is believed that the model can be applied to many groundwater, geothermal, gas and oil problems with conventional fluid flow simulators. However, the overall development is still in its preliminary step and further considerations needs to be incorporated to be a viable and practical prediction technique including multi-dimensional verifications, global optimization, etc. which have not been resolved in the present study.
Kim, Byeong-Cheol;Park, Ki-Tae;Kim, Tae-Heon;Hwang, Ji-Hyun
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.18
no.6
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pp.60-71
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2014
Cable-stayed bridge, which is one of the representative long-spanned bridge, needs prompt maintenances when a stay cable is damaged because it may cause structural failure of the entire bridge. Many researches are being conducted to develop abnormal behavior detection algorithms for the purpose of shortening the reaction time after the occurrence of structural damage. To improve the accuracy of the damage detection algorithm, ample observation data from various kinds of damage responses is needed. However, it is difficult to measure an abnormal response by damaging an existing bridge, numerical simulation can be an effective alternative. In most previous studies, which simulate the damage responses of a cable-stayed bridge, the damages has been considered as a load variation without regard to its stiffness variation. The analyses of using these simplification could not calculate exact responses of damaged structure, though it may reserve a sufficient accuracy for the purpose of bridge design. This study suggests Gradual Bilinear Method (GBM) which simulate the damage responses of cable-stayed bridge considering the stiffness and mass variation, and develops an analysis program. The developed program is verified from the responses of a simple model. The responses of a existing cable-stayed bridge model are analyzed with respect to the fracture delay time and damage ratio. The results of this study can be used to develop and verify the highly accurate abnormal behavior detection algorithm for safety management of architecture/large structures.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.13
no.1
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pp.25-35
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2000
The superstructure of general bridge like slab bridge and slab on girder bridge is composed of elastically supported isotropic plate. The objective of this study is to develop the new analysis method for elastically supported plate with general edge beam or girder(boundaries) under arbitrary out of plane loading. The displacement solutions for the macro-element of plate and beam are obtained by solving for the unknown interactive forces and moments at the beam or nodal line locations after satisfying equilibrium equation along the nodal line. The displacement functions for macro-elements ate proposed in single Fourier series using harmonic analysis, and the equilibrium equations of nodal line are composed by using slope-deflection method. The proposed analysis method is programmed by MS-Fortran and can be applied to all types of isotropic decks with bridge-type boundaries. Numerical examples involving elastically supported plates with various aspect ratio, loading cases, and bridge-type boundary conditions are presented to demonstrate the accuracy of this program. The major advantage of this new analysis method is the development of a simple solution algorithm, leads to obtain rapidly responses of bridge deck system. This proposed method can be used in parametric study of behavior of bridge decks.
A.M. Abd-Alla;Esraa N. Thabet;S.M.M.El-Kabeir;H. A. Hosham;Shimaa E. Waheed
Advances in nano research
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v.16
no.4
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pp.325-340
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2024
There are several novel uses for dispersing many nanoparticles into a conventional fluid, including dynamic sealing, damping, heat dissipation, microfluidics, and more. Therefore, melting heat and mass transfer characteristics of a 3-D MHD Hybrid Nanofluid flow over a rotating disc with presenting dufour and soret effects are assessed numerically in this study. In this instance, we investigated both ferric sulfate and molybdenum disulfide as nanoparticles suspended within base fluid water. The governing partial differential equations are transformed into linked higher-order non-linear ordinary differential equations by the local similarity transformation. The collection of these deduced equations is then resolved using a Chebyshev spectral collocation-based algorithm built into the Mathematica software. To demonstrate how different instances of hybrid/ nanofluid are impacted by changes in temperature, velocity, and the distribution of nanoparticle concentration, examples of graphical and numerical data are given. For many values of the material parameters, the computational findings are shown. Simulations conducted for different physical parameters in the model show that adding hybrid nanoparticle to the fluid mixture increases heat transfer in comparison to simple nanofluids. It has been identified that hybrid nanoparticles, as opposed to single-type nanoparticles, need to be taken into consideration to create an effective thermal system. Furthermore, porosity lowers the velocities of simple and hybrid nanofluids in both cases. Additionally, results show that the drag force from skin friction causes the nanoparticle fluid to travel more slowly than the hybrid nanoparticle fluid. The findings also demonstrate that suction factors like magnetic and porosity parameters, as well as nanoparticles, raise the skin friction coefficient. Furthermore, It indicates that the outcomes from different flow scenarios correlate and are in strong agreement with the findings from the published literature. Bar chart depictions are altered by changes in flow rates. Moreover, the results confirm doctors' views to prescribe hybrid nanoparticle and particle nanoparticle contents for achalasia patients and also those who suffer from esophageal stricture and tumors. The results of this study can also be applied to the energy generated by the melting disc surface, which has a variety of industrial uses. These include, but are not limited to, the preparation of semiconductor materials, the solidification of magma, the melting of permafrost, and the refreezing of frozen land.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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