This paper describes a comparative study of genetic algorithm and mathematical programming technique applied in the design optimization of geodesic dome. In particular, the genetic algorithm adopted in this study uses the so-called re-birthing technique together with the standard GA operations such as fitness, selection, crossover and mutation to accelerate the searching process. The finite difference method is used to calculate the design sensitivity required in mathematical programming techniques and three different techniques such as sequential linear programming (SLP), sequential quadratic programming(SQP) and modified feasible direction method(MFDM) are consistently used in the design optimization of geodesic dome. The optimum member sizes of geodesic dome against several external loads is evaluated by the codes $ISADO-GA{\alpha}$ and ISADO-OPT. From a numerical example, we found that both optimization techniques such as GA and mathematical programming technique are very effective to calculate the optimum member sizes of three dimensional discrete structures and it can provide a very useful information on the existing structural system and it also has a great potential to produce new structural system for large spatial structures.
This paper investigates the variation of post-buckling behaviours of 2-dimensional shallow arch type truss after sizing optimization. The mathematical programming technique is used to produce the optimum member size of 2D arch truss against a central point load. Total weight of structure is considered as the objective function to be minimized and the displacement occurred at loading point and member stresses of truss are used as the constraint functions. The finite difference method is used to calculate the design sensitivity of objective function with respect to design variables. The postbuckling analysis carried out by using the geometrically nonlinear finite element analysis code ISADO-GN. It is found to be that there is a huge change of post-buckling behaviour between the initial structure and optimum structure. Numerical results can be used as useful information for future research of large spatial structures.
In Korea, the pipe type that has been well used as sewage pipe from the past is primarily a rigid pipe which is represented by concrete hume pipe, but the use of it is being decreased sharply because of the problems such as tube erosion and incomplete watertightness securing through the time. On the other hand, the use of flexible pipe has been increased because its construction ability is excellent on account of its light weight as well as it is resistant to corrosion. However, because there are lacks of market's confidence in flexible pipe and occurrence cases of partial damage incomplete caused by compaction control, cause analysis and management for them are needed. Therefore, this study tried to estimate the deformation characteristics of pipe caused by each condition through numerical analysis changing construction sequence, rigidity of pipe, strength of ground concrete under the pipe, relative compaction ratio of sand foundation under the pipe and relative compaction ratio of backfill material above the pipe. Evaluation result is that influence on each factor is confirmed and the quality control of sand around the pipe are turned up to be important.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.48
no.5
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pp.13-24
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2011
This paper deals with a 3D-pose (orientation and position) estimation problem of a circular object in 3D-space. Circular features can be found with many objects in real world, and provide crucial cues in vision-based object recognition and location. In general, as a circular feature in 3D space is perspectively projected when imaged by a camera, it is difficult to recover fully three-dimensional orientation and position parameters from the projected curve information. This paper therefore proposes a 3D pose estimation method of a circular feature using a coplanar point. We first interpret a circular feature with a coplanar point in both the projective space and 3D space. A procedure for estimating 3D orientation/position parameters is then described. The proposed method is verified by a numerical example, and evaluated by a series of experiments for analyzing accuracy and sensitivity.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.12
no.3
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pp.97-104
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2012
In the design procedure of the cooling tower the form-finding of the shell is the most important process, because the shape of the shell determines the sensitivity of dynamic behaviour of the whole tower against wind excitation. In engineering practice, geometric parameters of the shell are generally determined based on natural frequency analysis. 32 cooling tower shell geometries were selected through variation of the geometric parameters of an existing cooling tower shell. They were evaluated based on the first natural frequency. From the result three representative cooling towers are selected for the analysis of the structural behaviour by means of linear FE-method. As a result, a hyperbolic rotational shell with the small radius overall will yield the shell geometry with a higher first natural frequency and thus a wind-insensitive structure.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.7
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pp.777-787
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2012
The transient analysis for the output voltage of a piezoresistive microaccelerometer takes a relatively high computation time because at least two iterations are required to calculate the piezoresistive-structural coupled response at each time step. In this study, the high computational cost for calculating the transient output voltage is considerably reduced by an approach integrating the mode superposition method and the least square method. In the approach, data on static displacement and output voltage calculated by piezoresistive-structural coupled simulation for three acceleration inputs are used to develop a quadratic regression model, relating the output voltage to the displacement at a certain observation point. The transient output voltage is then approximated by a regression model using the displacement response cheaply calculated by the mode superposition method. A high-impact microaccelerometer subject to several types of acceleration inputs such as 100,000 G shock, sine, step, and square pulses are adopted as a numerical example to represent the efficiency and accuracy of the suggested approach.
In spite of considerable progress in the recent decades, there still remain large uncertainties in numerical cloud models. In this study, effects of uncertainty in terminal velocity of graupel on cloud simulation are investigated. For this, a two-dimensional bin microphysics cloud model is employed, and deep convective clouds are simulated under idealized environmental conditions. In the sensitivity experiments, the terminal velocity of graupel is changed to twice and half the velocity in the control experiment. In the experiment with fast graupel terminal velocity, a large amount of graupel mass is present in the lower layer. On the other hand, in the experiment with slow graupel terminal velocity, almost all graupel mass remains in the upper layer. The graupel size distribution exhibits that as graupel terminal velocity increases, in the lower layer, the number of graupel particles increases and the peak radius in the graupel mass size distribution decreases. In the experiment with fast graupel terminal velocity, the vertical velocity is decreased mainly due to a decrease in riming that leads to a decrease in latent heat release and an increase in evaporative cooling via evaporation, sublimation, and melting that leads to more stable atmosphere. This decrease in vertical velocity causes graupel particles to fall toward the ground easier. By the changes in graupel terminal velocity, the accumulated surface precipitation amount differs up to about two times. This study reveals that the terminal velocity of graupel should be estimated more accurately than it is now.
This paper is concerned with a combination of experimental and analytical investigation aimed at identifying modeling errors, accounted for the lack of correlation between experimental measurements and analytical predictions of the modal parameters for lap joint panels. A nonlinearity vibration test methodology, initiated from the theoretical analysis, is suggested for measurements of dynamic stiffnesses in a lap joint using the rivet fastener. Based on the experimental evidence on discrepancies between measured and predicted frequencies, improved finite element models of the joint are developed using PATRAN and ABAQUS, in which the beam element size is evaluated from the joint stiffnesses readily determined in the test. The beam element diameter as a principal design parameter is tuned to match experimental results within the evaluated bound value. Frequencies predicted by the proposed numerical model are compared with frequencies measured by the test. Improved predictions based on this new model are observed when compared with those based on conventional modeling practices.
The strength behaviors of Fiber Reinforced Plastics (FRP) Composites can be greatly influenced by the properties of constitutive materials, the laminate structures, and load conditions etc, accompanied by many uncertainty factors. So the reliability study on FRP is an important subject of research. Many achievements have been made in reliability studies based on the probability theory, but little has been done on the roles played by fuzzy variables. In this paper, a fuzzy reliability model for FRP laminates is established first, in which the loads are considered as random variables and the strengths as fuzzy variables. Then a numerical model is developed to assess the fuzzy reliability. The Monte Carlo simulation method is utilized to compute the reliability of laminas under the maximum stress criterion. In the second part of this paper, a generalized fuzzy reliability model (GFRM) is proposed. By virtue of the fact that there may exist a series of states between the failure state and the function state, a fuzzy assumption for the structure state together with the probabilistic assumption for strength parameters is adopted to construct the GFRM of composite materials. By defining a generalized limit state function, the problem is converted to the conventional reliability formula that enables the first-order reliability method (FORM) applicable in calculating the reliability index. Several examples are worked out to show the validity of the models and the efficiency of the methods proposed in this paper. The parameter sensitivity analysis shows that some of the mean values of the strength parameters have great influence on the laminated composites' reliability. The differences resulting from the application of different failure criteria and different fuzzy assumptions are also discussed. It is concluded that the GFRM is feasible to use, and can provide an effective and synthetic method to evaluate the reliability of a system with different types of uncertainty factors.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.8
no.4
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pp.355-363
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2006
In this study, it was analyzed how the pore pressure behind a subsea tunnel influences on the stability of the tunnel. The tunnel is located in the soft rock layer, and a soft sandy layer and weathered soil layer are located on the top of it. Coupled numerical analyses are performed for both drained and undrained condition with varying coefficients of lateral earth pressure. In the case of undrained conditions, the stability of the tunnel was analyzed with different thicknesses of shotcrete. On the other hand, a sensitivity analysis was performed with different hydraulic conductivities and porosities of the shotcrete for the drained conditions. The stability of a subsea tunnel was evaluated in terms of safety factor suggested by You et al.(2000, 2001, 2005) based on the shear strength reduction technique. In this paper, the safety factor of a tunnel was calculated under steady state flow condition during hydro-mechanical coupled analysis. As a result, it was found that the stability of a subsea tunnel could be rather increased by allowing a proper amount of groundwater inflow into a subsea tunnel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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