Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.23
no.3
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pp.87-94
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2023
Chloride is one of the most common threats to reinforced concrete (RC) durability. Alkaline environment of concrete makes a passive layer on the surface of reinforcement bars that prevents the bar from corrosion. However, when the chloride concentration amount at the reinforcement bar reaches a certain level, deterioration of the passive protection layer occurs, causing corrosion and ultimately reducing the structure's safety and durability. Therefore, understanding the chloride diffusion and its prediction are important to evaluate the safety and durability of RC structure. In this study, the chloride diffusion coefficient is predicted by machine learning techniques. Various machine learning techniques such as multiple linear regression, decision tree, random forest, support vector machine, artificial neural networks, extreme gradient boosting annd k-nearest neighbor were used and accuracy of there models were compared. In order to evaluate the accuracy, root mean square error (RMSE), mean square error (MSE), mean absolute error (MAE) and coefficient of determination (R2) were used as prediction performance indices. The k-fold cross-validation procedure was used to estimate the performance of machine learning models when making predictions on data not used during training. Grid search was applied to hyperparameter optimization. It has been shown from numerical simulation that ensemble learning methods such as random forest and extreme gradient boosting successfully predicted the chloride diffusion coefficient and artificial neural networks also provided accurate result.
In this paper, the forced resonance vibration of porous functionally graded (FG) curved nanobeam is examined. In order to capture the hardening and softening mechanisms of nanostructure, the nonlocal strain gradient theory is employed to build the size-dependent model. Using the Timoshenko beam theory together with the Hamilton principle, the equations of motion for the curved nanobeam are derived. Then, Navier series are used in order to obtain the dynamical deflections of the porous FG curved nanobeam with simply-supported ends. It is found that the resonance position of the nanobeam is very sensitive to the nonlocal and strain gradient parameters, material variation, porosity coefficient, as well as geometrical conditions. The results indicate that the resonance position is postponed by increasing the strain gradient parameter, while the nonlocal parameter has the opposite effect on the results. Furthermore, increasing the opening angle or length-to-thickness ratio will result in resonance position moves to lower-load frequency.
Hamad, Luay Badr;Khalaf, Basima Salman;Faleh, Nadhim M.
Advances in materials Research
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v.8
no.3
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pp.179-196
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2019
This paper researches static and dynamic bending behaviors of a crystalline nano-size shell having pores and grains in the framework of strain gradient elasticity. Thus, the nanoshell is made of a multi-phase porous material for which all material properties on dependent on the size of grains. Also, in order to take into account small size effects much accurately, the surface energies related to grains and pores have been considered. In order to take into account all aforementioned factors, a micro-mechanical procedure has been applied for describing material properties of the nanoshell. A numerical trend is implemented to solve the governing equations and derive static and dynamic deflections. It will be proved that the static and dynamic deflections of the crystalline nanoshell rely on pore size, grain size, pore percentage, load location and strain gradient coefficient.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2010.04a
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pp.542-545
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2010
재료의 마이크로 스케일 해석에서 결정의 geometrically necessary dislocation (GND) 효과에 의한 소성구배(plastic gradient)를 고려하는 것은 재료의 소성 거동을 분석하는데 영향을 미친다. 본 연구에서는 먼거리(long range)에서 전위(dislocation)의 영향을 고려하는 GND의 효과를 적용하여 소성 구배의 영향을 받는 다결정(polycrystal) 고체의 거동을 유한요소해석을 이용하여 살펴보았다. 재료의 거동을 분석하기 위해 탄성(elastic)과 소성(plastic) 변형에 먼 거리 변형률(long range strain)을 고려한 항(term)이 포함된 변형 구배(deformation gradient)의 multiplicative decomposition 모델을 사용하였다. 먼 거리 변형률에 의한 영향을 고려하기 위해 구배 경화 계수(gradient hardness coefficient)와 먼 거리 변형률 길이에 대한 재료변수(parameter)가 사용되었다. 각각의 계수들이 다결정 고체의 거동에 미치는 영향을 확인하기 위해 두 변수의 적용에 따른 다결정 고체의 거동을 분석하였다. 다결정 재료의 GND 효과에 의한 소성 구배 효과를 고려해서, 고려하지 않은 경우와 비교하여 발생하는 경화(hardening)의 차이를 분석함으로서 GND에 의한 다결정 고체 거동의 영향을 확인하였다.
Shariati, Ali;Ebrahimi, Farzad;Karimiasl, Mahsa;Vinyas, M.;Toghroli, Ali
Advances in nano research
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v.8
no.1
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pp.49-58
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2020
This paper investigates the vibration characteristics of flexoelectric nanobeams resting on viscoelastic foundation and subjected to magneto-electro-viscoelastic-hygro-thermal (MEVHT) loading. In this regard, the Nonlocal strain gradient elasticity theory (NSGET) is employed. The proposed formulation accommodates the nonlocal stress and strain gradient parameter along with the flexoelectric coefficient to accurately predict the frequencies. Further, with the aid of Hamilton's principle the governing differential equations are derived which are then solved through Galerkin-based approach. The variation of the natural frequency of MEVHT nanobeams under the influence of various parameters such as the nonlocal strain gradient parameter, different field loads, power-law exponent and slenderness ratio are also investigated.
Dynamical behaviors of one-dimensional (1D) nano-sized structures are of great importance in nanotechnology applications. Therefore, the torsional dynamic response of functionally graded nanorods which could be used to model the nano electromechanical systems or micro electromechanical systems with torsional motion about the center of twist is examined based on the theory of strain gradient nonlocal elasticity in this work. The mathematical background is constructed based on both strain gradient theory and Eringen's nonlocal elasticity theory. The equation of motions and boundary conditions of radially functionally graded nanorods are derived using Hamilton's principle and then transformed into the eigenvalue analysis by using Fourier sine series. A general coefficient matrix is obtained to assemble the Stokes' transformation. The case of a restrained functionally graded nanorod embedded in two elastic springs against torsional rotation is then deeply investigated. The effect of changing the functionally graded index, the stiffness of elastic boundary conditions, the length scale parameter and nonlocal parameter are investigated in detail.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.48
no.3
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pp.175-185
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2020
The six-DOF aerodynamic coefficients of a missile entail inherent physical gradient constraints originated from the geometric characteristics of a cylindrical fuselage. To effectively adopt the freely available gradient information in aerodynamic coefficients modeling, this research employed gradient-enhanced (GE) Gaussian process. To investigate the accuracy of aerodynamic coefficients predicted with gradients information, we compared two Gaussian-process-based models: ordinary and GE Gaussian process models with and without gradient information, respectively. As a result, we found that GE Gaussian process models were able to comply with imposed gradient information and more accurate than ordinary Gaussian process models. However, we also found that GE Gaussian process modeling cannot handle gradient information continuously and ends up with more samples due to additional gradient information.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.18
no.11
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pp.906-914
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2006
The present paper dealt with an experimental study of boiling heat transfer characteristics of R-290. Pressure gradient and heat transfer coefficient of the refrigerant flow inside horizontal smooth minichannel were obtained with inner tube diameter of 3.0 mm and length of 2,000 mm. The direct electric heating method was applied for supplying a heat to the refrigerant uniformly. The experiments were conducted with R-290 purity of 99.99%, at saturation temperature of 0 to $10^{\circ}C$, a mass flux range of $50{\sim}250kg/m^2s$, and a heat flux range of $5{\sim}20kW/m^2$. The heat transfer coefficients of R-290 increased with increasing mass flux and saturation temperature, wherein the effect of mass flux was higher than that of the saturation temperature. Heat flux has a low effect on the increasing of heat transfer coefficient. The heat transfer coefficient was compared with six existing heat transfer coefficient correlations. The Zhang et al.'s correlation (2004) gave the best prediction of heat transfer coefficient. A new correlation to predict the two-phase flow heat transfer coefficient was developed based on the Chen correlation. The new correlation predicted the experimental data well with a mean deviation of 11.78% and average deviation of -0.07%.
A method of measuring the thermal diffusivity of semi-infinite solid material at room temperature using photothermal displacement is proposed. In previous works, within the constant thickness of material, the thermal diffusivity was determined by the magnitude and phase of deformation gradient as the relative position between the pump and probe beams. In this study, however, a complete theoretical treatment of the photothermal displacement technique has been performed for thermal diffusivity measurement in semi-infinite solid materials. The influence of parameters, such as, radius and modulation frequency of the pump beam and the thermal diffusivity, was studied. We propose a simple analysis method based on the zero -crossing position of real part of deformation gradient and the minimum position of phase as the relative position between two beams. It is independent of parameters such as power of pump beam, absorption coefficient, reflectivity, Poisson's ratio, and thermal expansion coefficient.
To develop the efficient numerical optimization method for the design of an airfoil, an evaluation of various methods coupled with two-dimensional Naviev-Stokes analysis is presented. Simplex method and Hook-Jeeves method we used as direct search methods, and steepest descent method, conjugate gradient method and DFP method are used as indirect search methods and are tested to determine the search direction. To determine the moving distance, the golden section method and cubic interpolation method are tested. The finite volume method is used to discretize two-dimensional Navier-Stokes equations, and SIMPLEC algorithm is used for a velocity-pressure correction method. For the optimal design of two-dimensional airfoil, maximum thickness, maximum ordinate of camber line and chordwise position of maximum ordinate are chosen as design variables, and the ratio of drag coefficient to lift coefficient is selected as an objective function. From the results, it is found that conjugate gradient method and cubic interpolation method are the most efficient for the determination of search direction and the moving distance, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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