• Coupled systems mechanics
• /
• 제11권4호
• /
• pp.357-371
• /
• 2022

This paper presents a parametric study on the free vibration analysis of a functionally graded material (FGM) circular plate with non-uniform thickness resting on a variable Pasternak elastic foundation. The mechanical properties of the material vary in the transverse direction through the thickness of the plate according to the power-law distribution to represent the constituent components. The equation of motion of the circular plate has been carried out based on the classical plate theory (CPT), and the differential quadrature method (DQM) is employed to solve the governing equations as a semi-analytical method. The grid points are chosen based on Chebyshev-Gauss-Lobatto distribution to achieve acceptable convergence and better accuracy. The influence of geometric parameters, variable elastic foundation, and functionally graded variation for clamped and simply supported boundary conditions on the first three natural frequencies are investigated. Comparisons of results with similar studies in the literature have been presented and two-dimensional mode shapes for particular plates have been plotted to illustrate the effect of variable thickness profile.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제60권2호
• /
• pp.110-119
• /
• 2023

The prediction of ship resistance performance is typically obtained by Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations or model tests in towing tank. However, these methods are both costly and time-consuming, so hull-form designers use statistical methods for a quick feed-back during the early design stage. It is well known that results from statistical methods are often less accurate compared to those from CFD simulations or model tests. To overcome this problem, this study suggests a new approach using a Convolution Neural Network (CNN) with voxelized hull-form data. By converting the original Computer Aided Design (CAD) data into three dimensional voxels, the CNN is able to abstract the hull-form data, focusing only on important features. For the verification, suggested method in this study was compared to a parametric method that uses hull parameters such as length overall and block coefficient as inputs. The results showed that the use of voxelized data significantly improves resistance performance prediction accuracy, compared to the parametric approach.

• Computers and Concrete
• /
• 제32권1호
• /
• pp.27-44
• /
• 2023

The current study targets to apply the adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) for the estimation of the shear resistance offered by the externally bonded fiber-reinforced polymer (EB-FRP) U-jackets. A total of 202 groups of data cumulated from previous investigations, were employed for the development and evaluation of the ANFIS model. A relative appraisal between the ANFIS predictions and the results of experiments has shown that the assessments by current ANFIS model are in good concurrence with the latter. In addition, assessment of the accuracy of the ANFIS model was done by relating the ANFIS predictions with the forecasts of eight extensively used design guidelines. Based on the examination of various performance measures, it has been derived that the adequacy of the ANFIS model is better than the available guidelines. A parametric investigation has additionally been done to reconnoiter the influence of individual parameters as well as their combined effects on the shear contribution of EB-FRP. Based on the observations made from the parametric study, it has been witnessed that the ANFIS model has incorporated the effect of different parameters more competently than the considered design guidelines.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제88권6호
• /
• pp.599-608
• /
• 2023

The present study is focused on instigation of the nonlinear mechanical behavior of reinforced concrete beams considering different types of FRP bars through nonlinear finite element simulations. To explore the impact of the FRP reinforcement type and geometry on the nonlinear mechanical behavior of reinforced beam, intensive parametric studies are carried out and discussed. Twenty models were carried out based on the finite element software (ABAQUS). The concrete damage plasticity model was considered. Four types of fiber polymer bars, CFRP, GFRP, AFRP and BFRP as longitudinal reinforcement for concrete beam were used. The validation of numerical results was confirmed by experimental as well as numerical results, then the parametric study was conducted to evaluate the effect of change in different parameters, such as bar diameter size, type of FRP bars and shear span length. All results were analyzed and discussed through, load-deflection diagram. The results showed that the use of FRP bars in rebar concrete beam improves the beam stiffness and enhance the ultimate load capacity. The load capacity enhanced in the range of (20.44-244.47%) when using different types of FRP bars. The load-carrying capacity of beams reinforced with CFRP is the highest one, beams reinforced with AFRP is higher than that reinforced with BFRP but beams reinforced with GFRP recorded the lowest load of capacity compered with other beams reinforced with FRP Bars.

• Advances in concrete construction
• /
• 제16권2호
• /
• pp.107-117
• /
• 2023

Textile-reinforced concrete composite (TRC) is a new alternative material that can satisfy sustainable development needs in the civil engineering field. Its mechanical behaviour and properties have been identified from the experimental works. However, it is necessary for a numerical approach to consider the effect of the parameters on TRC's behaviour with lower analysis duration and cost related to the experiment. This paper presents obtained results of the numerical modelling for TRC composite using the cracking model for the cementitious matrix in TRC. As a result, the TRC composite exhibited a strain-hardening behaviour with the cracking phase characterized by the drops in tensile stress on the stress-strain curve. This model also showed the failure mode by multi-cracking on the TRC specimen surface. Furthermore, the parametric studies showed the effect of several parameters on the TRC tensile behaviour, as the reinforcement ratio, the length and position of the deformation measurement zone, and elevated temperatures. These numerical results were compared with the experiment and showed a remarkable agreement for all cases of this study.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제56권2호
• /
• pp.624-635
• /
• 2024

In two-fluid simulations of flow boiling, the modeling of the mean bubble diameter is a key parameter in the closure relations governing the intefacial transfer of mass, momentum, and energy. Monodispersed approach proved to be insufficient to describe the significant variation in bubble size during flow boiling in a heated pipe. A population balance model (PBM) has been employed to address these shortcomings. During nucleate boiling, vapor bubbles of a certain size are formed on the heated wall, detach and migrate into the bulk flow. These bubbles then grow, shrink or disintegrate by evaporation, condensation, breakage and aggregation. In this study, a parametric analysis of the PBM aggregation and breakage models has been performed to investigate their effect on the radial distribution of the mean bubble diameter and vapor volume fraction. The simulation results are compared with the DEBORA experiments (Garnier et al., 2001). In addition, the influence of PBM parameters on the local distribution of individual bubble size groups was also studied. The results have shown that the modeling of aggregation process has the largest influence on the results and is mainly dictated by the collisions due to flow turbulence.

• 대한핵의학회지
• /
• 제37권5호
• /
• pp.288-300
• /
• 2003

목적: ${H_2}^{15}O$ PET의 정량화를 위하여 1-조직 구획모델이 쓰이며, 뇌혈류와 조직/혈액 분배계수를 구하기 위하여 nonlinear least squares (NLS) 방법이 사용되나 계산 시간이 긴 등의 문제로 파라미터를 각화소마다 구해야 하는 파라메트릭 영상 구성에는 적합하지 않다. 이 연구에서는 이와 같은 NLS 문제점을 극복하여 파라메트릭 영상을 빠르게 구성하기 위하여 제안된 파라미터 추정 알고리즘들을 구현하고, 이 방법들의 통계적 신뢰도와 계산의 효율성을 비교하였다. 대상 및 방법: 이 연구에서 이용한 방법들은 linear least squares (LLS), linear weighted least squares (LWLS), linear generalized least squares (GLS), linear generalized weighted least squares (GWLS), weighted integration (WI), 그리고 model-based clustering method (CAKS)이다. 노이즈 정도에 따른 각 파라메트릭 영상법의 정확성 및 통계적 신뢰성을 알아보기 위하여 Zubal 뇌모형(brain phantom)으로부터 동적 PET 영상을 모사하고 포아송노이즈를 더한 후 각 파라메트릭 영상 구성 방법을 적용하였다. 또한 정상인 16명에 대하여 얻은 실제 자료에 대하여 이 방법들을 적용하고 결과를 비교하였다. 결과: 뇌혈류와 분배계수에 대한 평균 오차는 방법에 따라 크게 다르지 않았으며 모든 방법이 뇌혈류 및 분배계수 추정에 있어 무시할 만한 바이어스를 보였다. 파라메트릭 영상의 정성적 특성 또한 유사하였으나 CAKS 방법의 계산 속도가 월등하여 NLS 방법의 약 1/500, LLS 방법의 약 1/25의 계산시간을 보였다. 결론: 뇌혈류 파라메트릭 영상 구성을 위한 빠른 파라미터 추정 알고리즘들 중에 보다 개선되어 제안된 LWS, GLS, GLWS, CAKS 방법들이 단순하고 빠른 LLS, WI 방법들에 비하여 통계적 신뢰성을 크게 향상시키지는 못하나 CAKS 방법은 계산 시간을 유의하게 단축시키므로 가장 적합한 파라메트릭 영상 구성방법이라 할 수 있을 것이다.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
• /
• 제41권4호
• /
• pp.317-325
• /
• 2007

동적 PET 데이터는 구획모델과 Nonlinear Least Squares(NLS)방법을 사용하여 분석함으로서 각종 생화학적 물질의 생체 대사율 등을 정량화 할 수 있다. 하지만 NLS방법은 변수의 초기 값이 적절하지 않을 경우 지역적인 최소점에 빠지거나 계산시간이 길어 동역학 변수들을 각 화소마다 구해야 하는 파라메터 영상(parametric image) 구성에는 효과적이지 않다. Patlak 도표분석법(PGA)은 비선형 방정식을 선형화하여 값을 추정함으로서 간단하면서 적은 계산량으로 인해 파라메터 영상을 구성하는데 많이 사용되고 있으나 잡음성분과 선형구간 선정에 따라 값이 영향을 받는 단점이 있다. 따라서 이 연구에서는 3구획 비가역 모델에 적합한 다중선형분석법(MLAIR)을 고안하였으며 3구획 비가역 모델의 대표적 예인 $[^{18}F]Fluoride$ PET을 이용하여 미니돼지에서의 뼈 섭취률을 계산하여 PGA방법과 비교 분석해 보았다. 대상 및 방법: 3마리의 미니돼지를 대상으로 100MBq의 $[^{18}F]Fluoride$를 대퇴부 정맥에 주사하면서 ECAT EXAET 47 PET 스캐너를 이용하여 60분간 PET 영상을 얻었다. 케타민과 자일라진을 이용하여 30분 간격으로 마취하였으며 실험동물을 진공 쿠션을 이용하여 반드시 누운 자세로 위치하도록 고정 시켰다. 입력함수인 혈장 내 농도곡선은 대퇴동맥으로부터 스캔 시작과 함께 혈액 채취를 통해 얻었다. ROI분석을 위해 대퇴골두, 척추 뼈, 근육에 ROI를 그려 조직 내 시간-방사능 곡선을 얻었다. $k_4$가 0인 3구획 비가역 모델로부터 MLAIR와 PGA방법을 사용하여 관심영역에서의 뼈 섭취률 $K_i$와 파라메터 영상을 구성하였다. PGA방법은 선형구간의 시작점인 $t^*$선택에 따른 영향을 보기 위해 분석구간을 변화시켜가며 분석하였다. 결과: ROI 분석결과 추정된 $K_i$값은 NLS방법에 비하여 MLAIR방법과 PGA방법 모두에서 과대 추정되었으나 두 분석방법 끼리는 비슷한결과를 보였다. Patlak 기울기는 $t^*$선택에 따라 값이 변하였으며 Patlak 상수는 Fluoride 섭취가 높은 대퇴골두나 척추뼈에서 30분이 지나서야 일정한 값으로 나타났고 섭취가 낮은 근육에서는 10분만에 일정해졌다. 파라메터 영상에서는 제안한 MLAIR방법이 PGA방법에 비해 영상의 질을 향상시킴을 알 수 있었다. 또한 PGA방법을 이용하여 구성한 파라메터 영상은 $t^*$값이 커질수록 급격히 영상의 질이 저하됨을 볼 수 있다. 특히 Fluoride 섭취가 높은 영역에서 Patlak 상수가 일정해지는 시간인 $t^*$값이 30분일 때 파라메터 영상은 MLAIR와 크게 차이가 났다. 결론 결론적으로 제안한 MLAIR방법은 선형구간을 정할 필요 없이 모든 데이터를 사용하는 이점이 있으며 선형적인 방법을 통해 $K_i$값을 얻을 수 있어 계산시간을 단축 시켜 줄 뿐 아니라 잡음성분에 강해 파라메터 영상의 질을 크게 향상 시켜 줌으로 비가역 3구획모델에서의 PGA방법을 대체할 새로운 파라메터 영상구성방법으로 적합할 것이다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제31권4D호
• /
• pp.595-601
• /
• 2011

고속철도 기본계획단계에서 노반공사의 토공사 공사비 추정은 단위길이당 공사비(원/km)를 활용하고 있다. 이 단가는 과거자료를 기준으로 한 산술평균으로 오차가 클 수 있으며, 기본설계 단계 등 다음단계의 견적과 연계성이 부족한 단점이 있다. 본 연구는 철도연장에 토공사의 기술적 특성인 지질조건을 추가하는 매개변수 기반 개략공사비 산정모델을 제시한다. 데이터분석은 회귀분석법을 적용하였으며, 독립변수는 길이, 지질(토사, 풍화암, 연암, 경암) 구성 비율이고, 36개 공구 실적공사비를 참조하였다. 개발된 모델은 실적공사비와 비교한 결과 -0.4% ~ +31% 범위로 나타나, 전형적 범위인 -30% ~ +50% 이내이므로 유효한 것으로 판정한다. 본 모델은 공사비 영향의 주요요인인 길이에 기술적 특성인 지질요건을 추가함으로써 공사비 산정결과의 신뢰도 향상을 꾀함으로써 단계별 효과적 총사업비관리, 재정지출 감소 및 사업의 경제성 확보에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2008년도 정기 학술대회
• /
• pp.288-293
• /
• 2008

The standard prestressed concrete I-girder bridge (PSC I-girder bridge) is one of the most prevalent types for small and medium bridges in Korea. When determining the member forces in a section to assess the safety of girder in this type of bridge, the general practice is to use the simplified practical equations or the live load distribution factors proposed in design standards rather than the precise analysis through the finite element method or so. Meanwhile, the live load distribution factors currently used in Korean design practice are just a reflection of overseas research results or design standards without alterations. Therefore, it is necessary to develop an equation of the live load distribution factors fit for the design conditions of Korea, considering the standardized section of standard PSC I-girder bridges and the design strength of concrete. In this study, to develop an equation of the live load distribution factors, a parametric analysis and sensitivity analysis were carried out on the parameters such as width of bridge, span length, girder spacing, width of traffic lane, etc. Then, an equation of live load distribution factors was developed through the multiple linear regression analysis on the results of parametric analysis. When the actual practice engineers design a bridge with the equation of live load distribution factors developed here, they will determine the design of member forces ensuring the appropriate safety rate more easily. Moreover, in the preliminary design, this model is expected to save much time for the repetitive design to improve the structural efficiency of PSC I-girder bridges.