Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.5
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pp.939-951
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2002
We propose a new multiscale Galerkin method based on interpolation wavelets for two-dimensional Poisson's and plane elasticity problems. The major contributions of the present work are: 1) full multiresolution numerical analysis is carried out, 2) general boundaries are handled by a fictitious domain method without using a penalty term or the Lagrange multiplier, 3) no special integration rule is necessary unlike in the (bi-)orthogonal wavelet-based methods, and 4) an efficient adaptive scheme is easy to incorporate. Several benchmark-type problems are considered to show the effectiveness and the potentials of the present approach. is 1-2m/s and impact deformation of the electrode depends on the strain rate at that velocity, the dynamic behavior of the sinter-forged Cu-Cr is a key to investigate the impact characteristics of the electrodes. The dynamic response of the material at the high strain rate is obtained from the split Hopkinson pressure bar test using disc-type specimens. Experimental results from both quasi-static and dynamic compressive tests are Interpolated to construct the Johnson-Cook model as the constitutive relation that should be applied to simulation of the dynamic behavior of the electrodes. The impact characteristics of a vacuum interrupter are investigated with computer simulations by changing the value of five parameters such as the initial velocity of a movable electrode, the added mass of a movable electrode, the wipe spring constant, initial offset of a wipe spring and the virtual fixed spring constant.
In order to consider high-order effects on the actual limit state function, a new response surface method is proposed for structural reliability analysis by the use of high-order approximation concept in this study. Hermite polynomials are used to determine the highest orders of input random variables, and the sampling points for the determination of highest orders are located on Gaussian points of Gauss-Hermite integration. The cross terms between two random variables, only in case that their corresponding percent contributions to the total variation of limit state function are significant, will be added to the response surface function to improve the approximation accuracy. As a result, significant reduction in computational cost is achieved with this strategy. Due to the addition of cross terms, the additional sampling points, laid on two-dimensional Gaussian points off axis on the plane of two significant variables, are required to determine the coefficients of the approximated limit state function. All available sampling points are employed to construct the final response surface function. Then, Monte Carlo Simulation is carried out on the final approximation response surface function to estimate the failure probability. Due to the use of high order polynomial, the proposed method is more accurate than the traditional second-order or linear response surface method. It also provides much more efficient solutions than the available high-order response surface method with less loss in accuracy. The efficiency and the accuracy of the proposed method compared with those of various response surface methods available are illustrated by five numerical examples.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.1
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pp.17-23
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2014
Graphics processing units (GPUs) are ideal for solving problems involving parallel data computations. In this study, the GPU is used for effectively carrying out a multi-body dynamic simulation with particle dynamics. The Hilber-Hushes-Taylor (HHT) implicit integration algorithm is used to solve the integral equations. For detecting collisions among particles, the spatial subdivision algorithm and discrete-element methods (DEM) are employed. The developed program is verified by comparing its results with those of ADAMS. The numerical efficiencies of the serial program using the CPU and the parallel program using the GPU are compared in terms of the number of particles, and it is observed that when the number of particles is greater, more computing time is saved by using the GPU. In the present example, when the number of particles is 1,300, the computational speed of the parallel analysis program is about 5 times faster than that of the serial analysis program.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.1
no.1
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pp.1-10
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1997
Current seismic design philosophy for reinforced concrete (RC) structures on energy dissipation through large inelastic defomations. A nonlinear dynamic analysis which is used to represent this behavior is time consuming and expensive, particularly if the computations have to be repeated many times. Therefore, the selection of an efficient yet accurate alogorithm becomes important. The main objective of the present study is to propose a new technique herein called the prediction approach with siffness measure (PASM) method in the convetional direct integration methods, the triangular decomposition of matrix is required for solving equations of motion in every time step or every iteration. The PASM method uses a limited number of predetermined decomposed effective matrices obtained from stiffness states of the structure when it is deformed into the nonlinear range by statically applied cyclic loading. The method to be developed herein will reduce the overall numerical effort when compared to approaches which recompute the stiffness in each time step or iteration.
3D seismic data processing methods such as full waveform inversion or reverse-time migration require 3D wave propagation modeling and heavy calculations. We compared efficiency and accuracy of a Xeon Phi coprocessor to those of a high-end server CPU using 3D frequency-domain wave propagation modeling. We adopted the OpenMP parallel programming to the time-domain finite difference algorithm by considering the characteristics of the Xeon Phi coprocessors. We applied the Fourier transform using a running-integration to obtain the frequency-domain wavefield. A numerical test on frequency-domain wavefield modeling was performed using the 3D SEG/EAGE salt velocity model. Consequently, we could obtain an accurate frequency-domain wavefield and attain a 1.44x speedup using the Xeon Phi coprocessor compared to the CPU.
This paper is concerned with an analysis of a surface edge crack emanated from a sharp contact edge. For a geometrical model, a square wedge is in contact with a half plane whose materials are identical, and a surface perpendicular crack initiated from the contact edge exists in the half plane. To analyze this crack problem, it is necessary to evaluate the stress field on the crack line which are induced by the contact tractions and pseudo-dislocations that simulate the crack, using the Bueckner principle. In this Part I, the stress filed in the half plane due to the contact is re-summarized using an asymptotic analysis method, which has been published before by the author. Further focus is given to the stress field in the half plane due to a pseudo-edge dislocation, which will provide a stress solution due to a crack (i.e. a continuous distribution of edge dislocations) later, using the Burgers vector. Essential result of the present work is the corrective functions which modify the stress field of an infinite domain to apply for the present one which has free surfaces, and thus the infiniteness is no longer preserved. Numerical methods and coordinate normalization are used, which was developed for an edge crack problem, using the Gauss-Jacobi integration formula. The convergence of the corrective functions are investigated here. Features of the corrective functions and their application to a crack problem will be given in Part II.
Purpose: To obtain regional blood flow and tissue-blood partition coefficient with time-activity curves from ${H_2}^{15}O$ PET, fitting of some parameters in the Kety model is conventionally accomplished by nonlinear least squares (NLS) analysis. However, NLS requires considerable compuation time then is impractical for pixel-by-pixel analysis to generate parametric images of these parameters. In this study, we investigated several fast parameter estimation methods for the parametric image generation and compared their statistical reliability and computational efficiency. Materials and Methods: These methods included linear least squres (LLS), linear weighted least squares (LWLS), linear generalized least squares (GLS), linear generalized weighted least squares (GWLS), weighted Integration (WI), and model-based clustering method (CAKS). ${H_2}^{15}O$ dynamic brain PET with Poisson noise component was simulated using numerical Zubal brain phantom. Error and bias in the estimation of rCBF and partition coefficient, and computation time in various noise environments was estimated and compared. In audition, parametric images from ${H_2}^{15}O$ dynamic brain PET data peformed on 16 healthy volunteers under various physiological conditions was compared to examine the utility of these methods for real human data. Results: These fast algorithms produced parametric images with similar image qualify and statistical reliability. When CAKS and LLS methods were used combinedly, computation time was significantly reduced and less than 30 seconds for $128{\times}128{\times}46$ images on Pentium III processor. Conclusion: Parametric images of rCBF and partition coefficient with good statistical properties can be generated with short computation time which is acceptable in clinical situation.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.33
no.1
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pp.9-16
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2020
The objective of this study is to propose closed-form solutions to the free vibration response of single-degree-of-freedom (SDOF) systems, as part of fundamental research on dynamic systems with Coulomb friction. The motion of a dynamic system with Coulomb friction is described by a nonlinear differential equation, and, due to the variation in the sign of friction force term with the direction of motion, it is difficult to obtain the closed-form solution. To solve this problem, the nonlinear differential equation is directly computed by numerical integration, or an approximated solution is indirectly obtained using a linear differential equation wherein the damping effect due to Coulomb friction is replaced by an equivalent viscous damping term. However, these conventional methods do not provide a closed-form solution from a mathematical point of view. In this regard, closed-form solutions to the free vibration response of SDOF systems with Coulomb friction are derived herein by considering that the sign of the friction force term is reversed in each half-cycle of motion and by expanding it to the entire time history using the power series function. In addition, for a given initial condition, both the number of free vibration half-cycles and the response at the instant when free vibration motion stops are predicted under the condition that the motion of free vibration is stopped when the amplitude of the friction force is higher than that of the restoring force due to stiffness.
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.24
no.4
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pp.201-217
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2022
The United States is one of the largest producers of major crops such as wheat, maize, and soybeans, and is a major exporter of these crops. Therefore, it is important to estimate the crop production of the country in advance based on reliable long- term weather forecast information for stable crops supply and demand in Korea. The purpose of this study is to improve the seasonal predictability of the agro-climatic indices over the United States by using regional-scale daily temperature. For long-term numerical weather prediction, a dynamical downscaling is performed using Weather Research and Forecasting (WRF) model, a regional climate model. As the initial and lateral boundary conditions of WRF, the global hourly prediction data obtained from the Pusan National University Coupled General Circulation Model (PNU CGCM) are used. The integration of WRF is performed for 22 years (2000-2021) for period from June to December of each year. The empirical quantile mapping, one of the bias correction methods, is applied to the timeseries of downscaled daily mean, minimum, and maximum temperature to correct the model biases. The uncorrected and corrected datasets are referred WRF_UC and WRF_C, respectively in this study. The daily minimum (maximum) temperature obtained from WRF_UC presents warm (cold) biases over most of the United States, which can be attributed to the underestimated the low (high) temperature range. The results show that WRF_C simulates closer to the observed temperature than WRF_UC, which lead to improve the long- term predictability of the temperature- based agro-climatic indices.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.46
no.4
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pp.29-39
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2009
The need for radio spectrum is recently considered as a huge hurdle towards the rapid development of wireless networks. Large parts of the spectrum are allocated to licensed radio services in proprietary way. However, enormous success of the wireless services and technologies in the unlicensed bands has brought new ideas and innovations. In recent years cognitive radio has gained much attention for solving the spectrum scarcity problem. It changes the way spectrum is regulated so that more efficient spectrum utilization is possible. Multi-hop relay technology on the other hand has intensively been studied in the area of ad hoc and peer-to-peer networks. But in cellular network, only recently the integration of multi-hop capability is considered to enhance the performance significantly. Multi-hop relaying can extend the coverage of the cell to provide high data rate service to a greater distance and in the shadowed regions. Very few papers still exist that combine these methods to maximize the spectrum utilization. Thus we propose a network architecture combining these two technologies in a way to maximize the system throughput. We present the throughput capacity equations for the proposed system model considering various system parameters like utilization factor by the primary users and primary users' transmission radius and through extensive numerical simulations we analyze the significance of work.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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