In order to make the dynamic analysis and design of improved composite beam with corrugated steel web (CBGSCC) bridge more efficient and economical, the parametric self-cyclic analysis model (SCAM) was written in Python on Anaconda platform. The SCAM can call ABAQUS finite element software to realize automatic modeling and dynamic analysis. For the CBGSCC bridge, parameters were set according to the general value range of CBGSCC bridge parameters in actual engineering, the SCAM was used to calculate the large sample model generated by parameter coupling, the optimal value range of each parameter was determined, and the sensitivity of the parameters was analyzed. The number of diaphragms effects weakly on the dynamic characteristics. The deck thickness has the greatest influence on frequency, which decreases as the deck thickness increases, and the deck thickness should be 20-25 cm. The vibration frequency increases with the increase of the bottom plate thickness, the web thickness, and the web height, the bottom plate thickness should be 17-23mm, the web thickness should be 13-17 mm, and the web height should be 1.65-1.7 5 m. Web inclination and Skew Angle should not exceed 30°, and the number of diaphragms should be 3-5 pieces. This method can be used as a new method for structural dynamic analysis, and the importance degree and optimal value range of each parameter of CBGSCC bridge can be used as a reference in the design process.
This paper investigates the dynamic response of structures during earthquakes and provides a clear understanding of soil-structure interaction phenomena. It analyses various parameters, comprising ground shear wave velocity and structure properties. The effect of soil impedance function form on the structural response of the system through the use of springs and dashpots with two frequency cases: independent and dependent frequencies. The superstructure and the ground were modeled linearly. Using the substructure method, two different approaches are used in this study. The first is an analytical formulation based on the dynamic equilibrium of the soil-structure system modeled by an analog model with three degrees of freedom. The second is a numerical analysis generated with 2D finite element modeling using ABAQUS software. The superstructure is represented as a SDOF system in all the SSI models assessed. This analysis establishes the key parameters affecting the soil-structure interaction and their effects. The different results obtained from the analysis are compared for each studied case (frequency-independent and frequency-dependent impedance functions). The achieved results confirm the sensitivity of buildings to soil-structure interaction and highlight the various factors and effects, such as soil and structure properties, specifically the shear wave velocity, the height and mass of the structure. Excitation frequency, and the foundation anchoring height, also has a significant impact on the fundamental parameters and the response of the coupled system at the same time. On the other hand, it have been demonstrated that the impedance function forms play a critical role in the accurate evaluation of structural behavior during seismic excitation. As a result, the evaluation of SSI effects on structural response must take into account the dynamic properties of the structure and soil accordingly.
Ali Alnujaie;Ahmed A. Daikh;Mofareh H. Ghazwani;Amr E. Assie;Mohamed A Eltaher
Advances in nano research
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v.17
no.2
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pp.181-195
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2024
This study introduces a novel functionally graded material model, termed the "Coated Functionally Graded Graphene-Reinforced Composite (FG GRC)" model, for investigating the free vibration response of plates, highlighting its potential to advance the understanding and application of material property variations in structural engineering. Two types of coated FG GRC plates are examined: Hardcore and Softcore, and five distribution patterns are proposed, namely FG-A, FG-B, FG-C, FG-D, and FG-E. A modified displacement field is proposed based on the higher-order shear deformation theory, effectively reducing the number of variables from five to four while accurately accounting for shear deformation effects. To solve the equations of motion, an analytical solution based on the Galerkin approach was developed for FG GRC plates resting on a viscoelastic Winkler/Pasternak foundation, applicable to various boundary conditions. A comprehensive parametric analysis elucidates the impact of multiple factors on the fundamental frequencies. These factors encompass the types and distribution patterns of the coated FG GRC plates, gradient material distribution, porosities, nonlocal length scale parameter, gradient material scale parameter, nanoplate geometry, and variations in the elastic foundation. Our theoretical research aims to overcome the inherent challenges in modeling structures, providing a robust alternative to experimental analyses of the mechanical behavior of complex structures.
The modeling of uplift pressure within dam, on the foundation on which it was constructed, and on the interface between the dam and foundation is a critical aspect in the analysis of concrete gravity dams, i.e. crack stability in concrete dam can correctly be predicted when uplift pressures are accurately modelled. Current models consider a uniform uplift distribution, but recent experimental results show that it varies along the crack faces and the procedures for modeling uplift pressures are well established for the traditional hand-calculation methods, but this is not the case for finite element (FE) analysis. In large structures, such as dams, because of smaller size of the fracture process zone with respect to the structure size, limited errors should occur under the assumptions of linear elastic fracture mechanics (LEFM). In this paper, the fracture behaviour of concrete gravity dams mainly subjected to uplift Pressure at the crack face was studied. Triangular type, trapezoidal type and parabolic type distribution of the uplift pressure including uniform type were considered in case of evaluating stress intensity factor by surface integral method. The effects of body forces, overtopping pressures are also considered and a parametric study of gravity dams under the assumption of LEFM is performed.
This study aimed to determine dose-response (DR) curve of avian influenza (AI) virus to predict the probability of illness or adverse health effects that may result from exposure to a pathogenic microorganism in a quantitative microbial risk assessment. To determine the parametric DR relationship of several strains of AI virus, 7 feeding trial data sets challenging humans (5 sets) and chickens (2 sets) for strains of H3N2 (4 sets), H5N1 (2 sets) and H1N1 (1 set) from the published literatures. Except for one data set (study with intra-tracheal inoculation for data set no. 6), all were obtained from the studies with intranasal inoculation. The data were analyzed using three types of DR model as the basis of heterogeneity in infectivity of AI strains in humans and chickens: exponential, beta-binomial and beta-Poisson. We fitted to the data using maximum likelihood estimation to get the parameter estimates of each model. The alpha and beta values of the beta-Poisson DR model ranged 0.06-0.19 and 1.7-48.8, respectively for H3N2 strain. Corresponding values for H5N1 ranged 0.464-0.563 and 97.3-99.4, respectively. For H1N1 the parameter values were 0.103 and 12.7, respectively. Using the exponential model, r (infectivity parameter) ranged from $1.6{\times}10^{-8}$ to $1.2{\times}10^{-5}$ for H3N2 and from $7.5{\times}10^{-3}$ to $4.0{\times}10^{-2}$ for H5N1, while the value was $1.6{\times}10^{-8}$ for H1N1. The beta-Poisson DR model provided the best fit to five of 7 data sets tested, and the estimated parameter values in betabinomial model were very close to those of beta-Poisson. Our study indicated that beta-binomial or beta-Poisson model could be the choice for DR modeling of AI, even though DR relationship varied depending on the virus strains studied, as indicated in prior studies. Further DR modeling should be conducted to quantify the differences among AI virus strains.
This paper presents ordinal probit semiparametric regression models using Bayesian Spectral Analysis Regression (BSAR) method. Ordinal probit regression is a way of modeling ordinal responses - usually more than two categories - by connecting the probability of falling into each category explained by a combination of available covariates using a probit (an inverse function of normal cumulative distribution function) link. The Bayesian probit model facilitates posterior sampling by bringing a latent variable following normal distribution, therefore, the responses are categorized by the cut-off points according to values of latent variables. In this paper, we extend the latent variable approach to a semiparametric model for the Bayesian ordinal probit regression with nonparametric functions using a spectral representation of Gaussian processes based BSAR method. The latent variable is decomposed into a parametric component and a nonparametric component with or without a shape constraint for modeling ordinal responses and predicting outcomes more flexibly. We illustrate the proposed methods with simulation studies in comparison with existing methods and real data analysis applied to a Korean National Health and Nutrition Examination Survey (KNHANES) 2016 for investigating nonparametric relationship between smoking behavior and coffee intake.
This study analyzed military personnel survivability in regards to offensive operations according to the scientific military training data of a reinforced infantry battalion. Scientific battle training was conducted at the Korea Combat Training Center (KCTC) training facility and utilized scientific military training equipment that included MILES and the main exercise control system. The training audience freely engaged an OPFOR who is an expert at tactics and weapon systems. It provides a statistical analysis of data in regards to state-of-the-art military training because the scientific battle training system saves and utilizes all training zone data for analysis and after action review as well as offers training control during the training period. The methodologies used the Cox PH modeling (which does not require parametric distribution assumptions) and decision tree modeling for survival data such as CART, GUIDE, and CTREE for richer and easier interpretation. The variables that violate the PH assumption were stratified and analyzed. Since the Cox PH model result was not easy to interpret the period of service, additional interpretation was attempted through univariate local regression. CART, GUIDE, and CTREE formed different tree models which allow for various interpretations.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.37
no.4
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pp.267-274
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2024
Hydrogen embrittlement fracture poses a challenge in ensuring the structural integrity of materials exposed to hydrogen-rich environments. This study advances our comprehension of hydrogen-induced fracture through an integrated numerical modeling approach. In addition, it employs a ductile fracture model named the Gurson-cohesive model (GCM) and hydrogen diffusion analysis. GCM is employed as a fracture model that combines the Gurson model to illustrate the continuum damage evolution and the cohesive zone model to describe crack surface discontinuity and softening behavior. Moreover, porosity and stress triaxiality are considered as crack initiation criteria . A hydrogen diffusion analysis is also integrated with the GCM to account for hydrogen enhanced decohesion (HEDE) mechanisms and their subsequent impacts on crack initiation and propagation. This framework considers the influence of hydrogen on the softening behavior of the traction-separation relationship on the discontinuous crack surface. Parametric studies explore the sensitivity to diffusion properties and hydrogen-induced fracture properties. By combining numerical models of hydrogen diffusion and the ductile fracture model, this study provides an understanding of hydrogen-induced fracture and thereby contributes significantly to the ongoing efforts to design materials that are resilient to hydrogen embrittlement in practical engineering applications.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.28
no.2
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pp.145-152
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2015
In the study, the effects of damping devices on damping ratio increase and wind-load reduction were investigated based on the computational platform, which is one of the parametric modeling methods. The computational platform helps the designers or engineers to evaluate the efficacy of the numerous alternative structural systems for irregular Super-Tall building, which is crucial in determining the capacity and the number of the supplemental damping devices for adding the required damping ratios to the building. The inherent damping ratio was estimated based on the related domestic and foreign researches conducted by using real wind-load records. Two types of damping devices were considered: One is inter-story installation type passive control devices and the other is mass type active control devices. The supplemental damping ratio due to the damping devices was calculated by means of equivalent static analysis using an equation suggested by FEMA. The optimal design of the damping devices was conducted by using the computational platform. The structural element quantity reduction effect resulting from the installation of the damping devices could be simply assessed by proposing a wind-load reduction factor, and the effectiveness of the proposed method was verified by a numerical example of a 455m high-rise building. The comparison between roof displacement and the story shear forces by the nonlinear time history analysis and the proposed method indicated that the proposed method could simply but approximately estimate the effects of the supplemental damping devices on the roof displacement and the member force reduction.
In this paper, the modified coefficient of the orthotropic rigidity for stiffened plates with open ribs is proposed to improve the inaccurate results of the orthotropic plate analysis. For stiffened plates with rectangular and angle ribs having various aspect ratios and boundary conditions, the aspect ratio and the rigidity ratio are selected as parameters and the parametric study on the modified coefficient is performed. Analyzed results of stiffened plates modeling with the isotropic and orthotropic plate element show that the modified coefficient can be expressed as a function of the rigidity ratio for each rib space regardless of the aspect ratio in case of the aspect ratio under 1 and can be represented as a single union function without regard to rib spaces and aspect ratios in the other case. The results also shows that the effects of the boundary condition on the modified coefficient is small and coefficient functions have different values according to rib shapes. The application to examples shows that the modified coefficient of the orthotropic rigidity improves accuracy. Therefore, the orthotropic plate analysis of stiffened plates with open ribs can easily achieve more accurate results using the coefficient function proposed in this study
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[게시일 2004년 10월 1일]
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