In this paper a novel and efficient computational framework to estimate the stress range versus number of cycles curves experienced by a cable due to external excitations (e.g., seismic excitations, traffic and wind-induced vibrations, among others) is proposed. This study is limited to the wind-cable interaction governed by the Vortex Shedding mechanism which mainly rules cables vibrations at low amplitudes that may lead to their failure due to bending fatigue damage. The algorithm relies on a stochastic approach to account for the uncertainties in the cable properties, initial conditions, damping, and wind excitation which are the variables that govern the wind-induced vibration phenomena in cables. These uncertainties are propagated adopting Monte Carlo simulations and the concept of importance sampling, which is used to reduce significantly the computational costs when new scenarios with different probabilistic models for the uncertainties are evaluated. A high fidelity cable model is also proposed, capturing the effect of its internal wires distribution and helix angles on the cables stress. Simulation results on a 15 mm diameter high-strength steel strand reveal that not accounting for the initial conditions uncertainties or using a coarse wind speed discretization lead to an underestimation of the stress range experienced by the cable. In addition, parametric studies illustrate the computational efficiency of the algorithm at estimating new scenarios with new probabilistic models, running 3000 times faster than the base case.
This paper presents a model-free system based on a framework of a backstepping sliding mode control (BSMC) with a radial basis function neural network (RBFNN) and adaptive mechanism for electro-hydraulic systems (EHSs). First, an EHS mathematical model was dedicatedly derived to understand the system behavior. Based on the system structure, BSMC was employed to satisfy the output performance. Due to the highly nonlinear characteristics and the presence of parametric uncertainties, a model-free approximator based on an RBFNN was developed to compensate for the EHS dynamics, thus addressing the difficulty in the requirement of system information. Adaptive laws based on the actor-critic neural network (ACNN) were implemented to suppress the existing error in the approximation and satisfy system qualification. The stability of the closed-loop system was theoretically proven by the Lyapunov function. To evaluate the effectiveness of the proposed algorithm, proportional-integrated-derivative (PID) and improved PID with ACNN (ACPID), which are considered two complete model-free methods, and adaptive backstepping sliding mode control, considered an ideal model-based method with the same adaptive laws, were used as two benchmark control strategies in a comparative simulation. The simulated results validated the superiority of the proposed algorithm in achieving nearly the same performance as the ideal adaptive BSMC.
International conference on construction engineering and project management
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2024.07a
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pp.2-9
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2024
In Japan, when constructing frames using Precast Concrete (PCa) methods, unique building components are used. These include integrating column tops with beam ends or using cast-in-place concrete in the panel zone. Planning these components requires considering various factors such as the loading capacity of trailers, crane lifting capacity, joining methods, and equipment penetrations. Building Information Modeling (BIM) technology has become increasingly common in construction planning. However, extracting the necessary information for construction planning directly from the design BIM model is challenging. This difficulty arises because the design BIM model organizes columns and beams in different division units than those used in construction. To address this issue, our study models the concept of the "panel zone" and proposes a method for representing a PCa BIM model composed of panel zones, columns, and beams as PCa products. The study decomposes and combines columns and beams, with parametric changes applied to the panel zone range. Additionally, our study analyzes factors related to the design and planning of column and beam PCa products through interviews and questionnaire surveys conducted with general contractors. An evaluation mechanism for the proposed column and beam division was also established. Based on the findings, a BIM-based method was developed for planning the PCa construction method of the frame using a genetic algorithm. This approach provides a technological solution that supports the planning of frame division, considering the construction rationale at the early design stage.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.3
no.4
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pp.524-532
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2005
This paper concerns delay-dependent guaranteed cost control (GCC) problem for a class of linear state-delayed systems with norm-bounded time-varying parametric uncertainties. By incorporating the free weighing matrix approach developed recently, new delay-dependent conditions for the existence of the guaranteed cost controller are presented in terms of matrix inequalities for both nominal state-delayed systems and uncertain state-delayed systems. An algorithm involving convex optimization is proposed to design a controller achieving a suboptimal guaranteed cost such that the system can be stabilized for all admissible uncertainties. Through numerical examples, it is shown that the proposed method can yield less guaranteed cost than the existing delay-dependent methods.
Paper presents an improved solution algorithm based on Finite Element Method to analyse piled raft foundation. Piles are modelled as beam elements with soil springs. Finite element analysis of raft is based on the classical theory of thick plates resting on Winkler foundation that accounts for the transverse shear deformation of the plate. Four node, isoparametric rectangular elements with three degrees of freedom per node are considered in the development of finite element formulation. Independent bilinear shape functions are assumed for displacement and rotational degrees of freedom. Effect of raft thickness, soil modulus and load pattern on the response is considered. Significant improvement in the settlements and moments in the raft is observed.
We propose 'the haptic primitive' for haptic rendering without the need to solve complicated parametric equations. To develop 'the haptic primitive', we adopted "the God-Object Method" as a haptic rendering algorithm and applied 'Constructive Solid Geometry' to manage haptic objects. Besides being used in the 'ghost library' of $PHANToMTM^{TM}$ our method can be used as a basic component for developing tools and libraries that aim to simplify haptic modeling. It can also be applied to tactile display modules and temporal display modules. Ultimately it can be developed into a one-stop haptic modeling tool that enables the user to more conveniently create a tangible CAD systems or a tangible e-ommerce system.
The present study deals with the numerical modelling for the one dimensional contaminant transport through saturated homogeneous and stratified porous media using meshfree method. A numerical algorithm based on element free Galerkin method is developed. A one dimensional form of the advectivediffusive transport equation for homogeneous and stratified soil is considered for the analysis using irregular nodes. A Fortran program is developed to obtain numerical solution and the results are validated with the available results in the literature. A detailed parametric study is conducted to examine the effect of certain key parameters. Effect of change of dispersion, velocity, porosity, distribution coefficient and thickness of layer is studied on the concentration of the contaminant.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.23
no.4
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pp.755-767
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1997
Analyzing autocorrelated data set is still an open problem. Developing on easy and efficient method for severe positive correlated data set, which is common in simulation output, is vital for the simulation society. Bootstrap is on easy and powerful tool for constructing non-parametric inferential procedures in modern statistical data analysis. Conventional bootstrap algorithm requires iid assumption in the original data set. Proper choice of resampling units for generating replicates has much to do with the structure of the original data set, iid data or autocorrelated. In this paper, a new bootstrap resampling scheme is proposed to analyze the autocorrelated data set : the Threshold Bootstrap. A thorough literature search of bootstrap method focusing on the case of autocorrelated data set is also provided. Theoretical foundations of Threshold Bootstrap is studied and compared with other leading bootstrap sampling techniques for autocorrelated data sets. The performance of TB is reported using M/M/1 queueing model, else the comparison of other resampling techniques of ARMA data set is also reported.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.2
no.1
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pp.1-12
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2009
Surrogate modeling is applied to a compressor blade shape optimization to modify its stacking line and thickness to enhance adiabatic efficiency and total pressure ratio. Six design variables are defined by parametric curves and three objectives; efficiency, total pressure and a combined objective of efficiency and total pressure are considered to enhance the performance of compressor blade. Latin hypercube sampling of design of experiments is used to generate 55 designs within design space constituted by the lower and upper limits of variables. Optimum designs are found by formulating a PRESS (predicted error sum of squares) based averaging (PBA) surrogate model with the help of a gradient based optimization algorithm. The optimum designs using the current variables show that, to optimize the performance of turbomachinery blade, the adiabatic efficiency objective is improved substantially while total pressure ratio objective is increased a very small amount. The multi-objective optimization shows that the efficiency can be increased with the less compensation of total pressure reduction or both objectives can be increased simultaneously.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2000.04a
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pp.1-4
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2000
This paper addresses a modified arc-length method for the nonlinear finite element analysis of a structure which is loaded in incremental and fixed forces, simultaneously. The main idea of the method is to separate the displacement term by the constant force from that by the incremental force. As the illustrative examples of the applicability of the present algorithm, a parametric study is performed on the nonlinear buckling behavior of composite cylindrical panels under the combined load of the incremented compression and the constant lateral pressure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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