Sensor placement is a crucial aspect of bridge health monitoring (BHM) dedicated to accurately estimate and locate structural damages. In addressing this goal, a sensor placement framework based on the deflection influence line (DIL) analysis is here proposed, for the optimal design of damage detection-oriented BHM system. In order to improve damage detection accuracy, we explore the change of global stiffness matrix, damage coefficient matrix and DIL vector caused by structural damage, and thus develop a novel sensor placement framework based on the Fisher information matrix. Our approach seeks to determine the contribution of each sensing node to damage detection, and adopts a distance correction coefficient to eliminate the information redundancy among sensors. The proposed damage detection-oriented optimal sensor placement (OSP) method is verified by two examples: (1) a numerically simulated three-span continuous beam, and (2) the Pinghu bridge which has existing real damage conditions. These two examples verify the performance of the distance corrected damage sensitivity of influence line (DSIL) method in significantly higher contribution to damage detection and lower information redundancy, and demonstrate the proposed OSP framework can be potentially employed in BHM practices.
The present work pays emphasis on investigating the effect of different types of debonding on the bending behaviour of active sandwich beam, consisting of both extension and shear actuators. An active sandwich beam finite element is formulated by using Timoshenko's beam theory, characterized by first order shear deformation for the core and Euler-Bernoulli's beam theory for the top and bottom faces. The problem of debondings of extension actuator and face are dealt with by employing four-region model for inner debonding and three-region model for the edge debonding respectively. Displacement based continuity conditions are enforced at the interfaces of different regions using penalty method. Firstly, piezoelectric actuation of healthy sandwich beam is assessed through deflection analysis. Then the effect of actuators' debondings with different boundary conditions on bending behavior is computationally evaluated and experimentally clamped-free case is validated. The results generated will be useful to address the damage tolerant design procedures for smart sandwich beam structures with structural control and health monitoring applications.
Background: The combined effect of the low energy electron (LEE) irradiation and $Cu^{2+}$ ion on DNA damage was investigated. Materials and Methods: Lyophilized pBR322 plasmid DNA films with various concentrations (1-15 mM) of $Cu^{2+}$ ion were independently irradiated by monochromatic LEEs with 5 eV. The types of DNA damage, single strand break (SSB) and double strand break (DSB), were separated and quantified by gel electrophoresis. Results and Discussion: Without electron irradiation, DNA damage was slightly increased with increasing Cu ion concentration via Fenton reaction. LEE-induced DNA damage, with no Cu ion, was only 6.6% via dissociative electron attachment (DEA) process. However, DNA damage was significantly increased through the combined effect of LEE-irradiation and Cu ion, except around 9 mM Cu ion. The possible pathways of DNA damage for each of these different cases were suggested. Conclusion: The combined effect of LEE-irradiation and Cu ion is likely to cause increasing dissociation after elevated transient negative ion state, resulting in the enhanced DNA damage. For the decrease of DNA damage at around 9-mM Cu ion, it is assumed to be related to the structural stabilization due to DNA inter- and intra-crosslinks via Cu ion.
In this paper the behavior of reinforced concrete (RC) beam-column connections under cyclic loading was analyzed. The specimens, manufactured in a reduced-scale were made of (a) recycled aggregate concrete (RAC) by replacing 30% of natural coarse aggregate (NCA) with recycled coarse aggregate (RCA) and (b) RAC incorporating Polyethylene terephthalate (PET) fiber i.e., PET fiber-reinforced concrete (PFRC) at the joint region. PET fiber (aspect ratio=25) of 0.5% by weight of concrete used in the PFRC mix was obtained by hand cutting of post-consumer PET bottles. A reference specimen was also prepared using 100% of NCA and subjected to similar loading sequence. Comparing the results the structural behavior under cyclic loading of RAC specimens are quite similar to the reference specimens. Damage tolerance, load resisting capacity, stiffness degradation, ductility, and energy dissipation of the RAC specimens enhanced due to addition of PET fibers at the joint region. PFRC specimens also presented a lower damage indices and higher principal tensile stresses as compared to the RAC specimens. The results obtained gave experimental evidence on the feasibility of RAC for structural use. Using PET fibers as a discrete reinforcement is recommended for improving the seismic performance of RAC specimens.
This paper presents the flexural behaviour of stainless steel beam-to-tubular column joints with extended endplates subjected to static loading. Moment-rotation relationships were investigated numerically by using Abaqus software with geometric and material nonlinearity considered. The prediction of damages among components was achieved through ductile damage models, and the influence of initial geometric imperfections and residual stresses was evaluated in large fabricated stainless steel joints involving hollow columns and concrete-filled columns. Parametric analysis was subsequently conducted to assess critical factors that could affect the flexural performance significantly in terms of the initial stiffness and moment resistance. A comparison between codes of practice and numerical results was thereafter made, and design recommendations were proposed for further applications. Results suggest that the finite element model can predict the structural behaviour reasonably well with the component damage consistent with test outcomes. Initial geometric imperfections and residual stresses are shown to have little effect on the moment-rotation responses. A series of parameters that can influence the joint behaviour remarkably include the strain-hardening exponents, stainless steel strength, diameter of bolts, thickness of endplates, position of bolts, section of beams and columns. AS/NZS 2327 is more reliable to predict the joint performance regarding the initial stiffness and moment capacity compared to EN 1993-1-8.
A quantitative prediction method for initial crack length in a carbon/epoxy (CF/EP) composite beam using active piezoelectric transducers was established in this study. Wavelet Transform (WT)-based signal processing and identification technique in time-frequency domain was developed to facilitate the determination of damage presence and severity. Dynamic response of a CF/EP composites beam containing a continuously expanding crack, coupled with a pair of active piezoelectric disks, was examined under a narrow band excitation, and then applied with the proposed signal processing technique.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.32
no.6
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pp.696-702
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2012
In this study, a noncontact laser ultrasonic system is proposed for rail defect detection. An Nd-Yag pulse laser is used for generation of ultrasonic waves, and the corresponding ultrasonic responses are measured by a laser Doppler vibrometer. For the detection of rail surface damages, the shape of the excitation laser beam is transformed into a line. On the other hand, a point source laser beam is used for the inspection of defects inside a rail head. Then, the interactions of propagating ultrasonic waves with defects are examined using actual rail specimens. Amplitude attenuation was mainly observed for a surface crack, and reflections were most noticeable from an internal damage. Finally, opportunities and challenges associated with real-time rail inspection from a high-speed train are discussed.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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1998.10b
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pp.27-36
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1998
This paper presents a brief outline of dynamic stability of damaged ship in rough, beam wind and waves. The one degree-of-freedom, linear roll equation is adopted with the effects of damage fluid and external forces, but without the effect of sloshing. We evaluate the dynamic stability in terms of capizing probability based on energy balance mechanics and risk analysis , the method of which was proposed by Umeda [2] to the high speed crafts. As a result, we can predict the dynamic stability quantitatively according to sea state , operating and damage conditions.
Chen, Chang Hong;Zhu, Yan Fei;Yao, Yao;Huang, Ying
Steel and Composite Structures
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v.21
no.3
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pp.553-571
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2016
The progressive collapse potential of steel moment framed structures due to abrupt removal of a column is investigated based on the energy principle. Based on the changes of component's internal energy, this paper analyzes structural member's sensitivity to abrupt removal of a column to determine a sub-structure resisting progressive collapse. An energy-based structural damage index is defined to judge whether progressive collapse occurs in a structure. Then, a simplified beam damage model is proposed to analyze the energies absorbed and dissipated by structural beams at large deflections, and a simplified modified plastic hinges model is developed to consider catenary action in beams. In addition, the correlation between bending moment and axial force in a beam during the whole deformation development process is analyzed and modified, which shows good agreement with the experimental results.
Kim, Lee-Yeon;Im, Ung-Seon;Park, Byeong-Jae;Yeom, Geun-Yeong
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2009.05a
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pp.107-107
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2009
본 연구에서는 중성빔을 이용한 Atomic Layer Etching(ALET) system을 이용하여 $ZrO_2$의 atomic layer etching mechanism에 대하여 연구하였다. Ar neutral beam irradiation dose와 $BCl_3$ gas pressure의 변화에 따라 $ZrO_2$ etch rate와 RMS roughness를 관찰했을 때, Ar neutral beam irradiation dose이 $1.485{\times}10^{16}atoms/cm^2{\bullet}cycle$ 이상이고 $BCl_3$ gas pressure가 0.15mTorr 이상 일 때 $ZrO_2$ etch rate은 $1.07\;{\AA}/cycle$의 일정한 값에서 유지됨을 확인하였다. 그리고 ALET와 ICP Etcher을 통해 $ZnO_2$를 각각 식각하여 physically or chemically damage를 비교한 결과, ALET가 기존의 ICP Etcher system보다 $ZrO_2$ 식각공정에 대해 적은 damage를 받는 것을 ARXPS를 통해 관찰 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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