The probabilistic tsunami risk assessment of large coastal areas is challenging because the inland propagation of a tsunami wave requires an accurate numerical model that takes into account the interaction between the ground, the infrastructures, and the wave itself. Classic mesh-based methods face many challenges in the propagation of a tsunami wave inland due to their ever-moving boundary conditions. In alternative, mesh-less based methods can be used, but they require too much computational power in the far-field. This study proposes a hybrid approach. A mesh-based method propagates the tsunami wave from the far-field to the near-field, where the influence of the sea floor is negligible, and a mesh-less based method, smooth particle hydrodynamic, propagates the wave onto the coast and inland, and takes into account the wave structure interaction. Nowadays, this can be done because the advent of general purpose GPUs made mesh-less methods computationally affordable. The method is used to simulate the inland propagation of the 2004 Indian Ocean tsunami off the coast of Indonesia.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제5권3호
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pp.575-591
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2011
We present a novel active contour-based two-pass approach to extract smooth feature regions from a triangular mesh. In the first pass, an active contour formulated in level-set surfaces is devised to extract feature regions with rough boundaries. In the second pass, the rough boundary curve is smoothed by minimizing internal energy, which is derived from its curvature. The separation of the extraction and smoothing process enables us to extract feature regions with smooth boundaries from a triangular mesh without user's initial model. Furthermore, smooth feature curves can also be obtained by skeletonizing the smooth feature regions. We tested our algorithm on facial models and proved its excellence.
In this study, a remeshing algorithm adapted to the mesh density map using the Delaunay mesh generation method is developed. In the finite element simulation of forging process, the numerical error increases as the process goes on because of discrete property of the finite elements and distortion of elements. Especially, in the region where stresses and strains are concentrated, the numerical error will be highly increased. However, it is not desirable to use a uniformly fine mesh in the whole domain. Therefore, it is necessary to reduce the analysis error by constructing locally refined mesh at the region where the error is concentrated such as at the die corner. In this paper, the point insertion algorithm is used and the mesh size is controlled by using a mesh density map constructed with a posteriori error estimation. An optimized smoothing technique is adopted to have smooth distribution of the mesh and improve the mesh element quality.
The remeshing algorithm using the constrained Delaunay method adapted to the mesh density map is developed. In the finite element simulation of forging process, the numerical error increases as the process goes on. However, it is not desirable to use a uniformly fine mesh in the whole domain. Therefore, it is necessary to reduce the analysis error by constructing locally fine mesh at the region where the error is concentrated such as die corner. In this paper, the point insertion algorithm is used and mesh size is controlled by using a mesh density map constructed with a posteriori error estimation. And an optimized smoothing technique is adapted to have smooth distribution and improve the quality of the mesh.
본 논문은 스테레오 정합(stereo matching)과 마칭큐브(marching cube)알고리즘을 통합하는 효과적인 알고리즘을 제안한다. 여러 각도에서 획득한 영상에 대해 스테레오 정합 기술을 적용하여 3차원 형상 데이타를 획득하고 카메라 외부 파라미터를 이용하여 결합하였다. 결합된 데이타를 영상 색인을 이용하여 메쉬로 재구성한 다음 각 점에 해당하는 법선벡터를 획득하고 메쉬 평탄화(mesh smooth)의 과정을 거쳐서 데이타를 부드럽게 처리하였다. 본 논문은 3차원 메쉬 재구성에 대한 일련의 과정 및 기술을 서술하였으며, 기존의 마칭큐브 알고리즘에서 생기는 3차원 데이타의 불안정에 대한 문제를 중간 등위면(iso-surface) 알고리즘을 제안하여 개선하였다.
A mesh generation algorithm adapted to the mesh density map using the Delaunay mesh generation technique is developed. In the finite element analyses of the forging processes, the numerical error increases as the process goes on because of discrete property of the finite elements or severe distortion of elements. Especially, in the region where stresses and strains are concentrated, the numerical discretization error will be highly increased. However, it is too time consuming to use a uniformly fine mesh in the whole domain to reduce the expected numerical error. Therefore, it is necessary to construct locally refined mesh at the region where the error is concentrated such as at the die corner. In this study, the point insertion algorithm is used and the mesh size is controlled by moving nodes to optimized positions according to a mesh density map constructed with a posteriori error estimation. An optimization technique is adopted to obtain a good position of nodes. And optimized smoothing techniques are also adopted to have smooth distribution of the mesh and improve the mesh element quality.
Yao Yingying;Jae Seop Ryu;Chang Seop Koh;Dexin Xie
대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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제52권6호
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pp.247-253
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2003
A novel finite element mesh regeneration method is presented for 3D shape optimization of electromagnetic devices. The method has its theoretical basis in the structural deformation of an elastic body. When the shape of the electromagnetic devices changes during the optimization process, a proper 3D finite element mesh can be easily obtained using the method from the initial mesh. For real engineering problems, the method guarantees a smooth shape with proper mesh quality, and maintains the same mesh topology as the initial mesh. Application of the optimum design of an electromagnetic shielding plate shows the effectiveness of the presented method.
Computer simulation with FEM is very useful to analyze hypervelocity impact phenomena that are tremendously expensive or otherwise too impractical to analyze experimentally. Shock physics can be efficiently handled by mesh adaptation which allows finite element mesh to be locally optimized to resolve moving shock wave in explosion. In this paper, an adaptive meshing technique based upon quadtree data structure was applied to resolve ballistic impact phenomena. The technique can adaptively refine a mesh in the neighborhood of a shock and coarsen the mesh for the smooth flow behind the shock according to a criterion. The criterion for refinement and coarsening is based upon the standard deviation of the gradient of shock pressure on the associated field. Shock simulation starts with the rough mesh of the pressure field and mesh density is increased locally under the criterion at each time step. The results show that the mesh adaptation enables to minimize the global computation error of FEM and to increase storage and computational saving compared to the fixed resolution of the conventional static mesh approach.
This paper describes a hybrid surface-based method for smooth 3D surface approximation to a sequence of 2D cross sections. The resulting surface is a hybrid G $^{1}$ surface represented by a mesh of triangular and rectangular Bezier patches defined on skinning, branching, or capping regions. Each skinning region is approximated with a closed B_spline surface, which is transformed into a mesh of Bezier patches. Triangular G $^{1}$ surfaces are constructed over brabching and capping regions such that the transitions between each capping regions such that the transitions between each triangular surface and its neighboring skinning surfaces are G $^{1}$ continuous. Since each skinning region is represented by an approximated rectangular C $^{2}$ suface instead of an interpolated trctangular G $^{[-1000]}$ surface, the proposed method can provide more smooth surfaces and realize more efficient data reduction than triangular surfacebased method.
This study presents a new method to computes analytical fragility curves of a structure subject to tsunami waves. The method uses dynamic analysis at each stage of the computation. First, the smooth particle hydrodynamics (SPH) model simulates the propagation of the tsunami waves from shallow water to their impact on the target structure. The advantage of SPH over mesh based methods is its capability to model wave surface interaction when large deformations are involved, such as the impact of water on a structure. Although SPH is computationally more expensive than mesh based method, nowadays the advent of parallel computing on general purpose graphic processing unit overcome this limitation. Then, the impact force is applied to a finite element model of the structure and its dynamic non-linear response is computed. When a data-set of tsunami waves is used analytical fragility curves can be computed. This study proves it is possible to obtain the response of a structure to a tsunami wave using state of the art dynamic models in every stage of the computation at an affordable cost.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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