• Journal of Communications and Networks
• /
• 제17권4호
• /
• pp.394-405
• /
• 2015

This paper considers a wideband cognitive radio network which can simultaneously sense multiple narrowband channels and thus aggregate the detected available channels for transmission and proposes a novel cognitive radio system that exhibits improved sensing throughput and can save power consumption of secondary user (SU) compared to the conventional cognitive radio system studied so far. More specifically, under the proposed cognitive radio system, we study the problem of designing the optimal sensing time and power allocation strategy, in order to maximize the ergodic throughput of the proposed cognitive radio system under two different schemes, namely the wideband sensing-based spectrum sharing scheme and the wideband opportunistic spectrum access scheme. In our analysis, besides the average interference power constraint at primary user, the average transmit power constraint of SU is also considered for the two schemes and then a subgradient algorithm is developed to obtain the optimal sensing time and the corresponding power allocation strategy. Finally, numerical simulations are presented to verify the performance of the two proposed schemes.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제3권2호
• /
• pp.209-218
• /
• 2009

In a wireless sensor network(WSN) each sensor node deals with numerous sensing data elements. For the sake of energy efficiency and network lifetime, sensing data must be handled effectively. A technique used for this is data aggregation. Sending/receiving data involves numerous steps such as MAC layer control packet handshakes and route path setup, and these steps consume energy. Because these steps are involved in all data communication, the total cost increases are related to the counts of data sent/received. Therefore, many studies have proposed sending combined data, which is known as data aggregation. Very effective methods to aggregate sensing data have been suggested, but there is no means of deciding how long the sensor node should wait for aggregation. This is a very important issue, because the wait time affects the total communication cost and data reliability. There are two types of data aggregation; the data counting method and the time waiting method. However, each has weaknesses in terms of the delay. A hybrid method can be adopted to alleviate these problems. But, it cannot provide an optimal point of aggregation. In this paper, we suggest a stochastic-based data aggregation scheme, which provides the cost(in terms of communication and delay) optimal aggregation point. We present numerical analysis and results.

• Computers and Concrete
• /
• 제15권4호
• /
• pp.485-501
• /
• 2015

Cooling by the flow of water through an embedded cooling pipe has become a common and effective artificial thermal control measure for massive concrete structures. However, an extreme thermal gradient induces significant thermal stress, resulting in thermal cracking. Using a mesoscopic finite-element (FE) mesh, three-phase composites of concrete namely aggregate, mortar matrix and interfacial transition zone (ITZ) are modeled. An equivalent probabilistic model is presented for failure study of concrete by assuming that the material properties conform to the Weibull distribution law. Meanwhile, the correlation coefficient introduced by the statistical method is incorporated into the Weibull distribution formula. Subsequently, a series of numerical analyses are used for investigating the influence of the correlation coefficient on tensile strength and the failure process of concrete based on the equivalent probabilistic model. Finally, as an engineering application, damage and failure behavior of concrete cracks induced by a water-cooling pipe are analyzed in-depth by the presented model. Results show that the random distribution of concrete mechanical parameters and the temperature gradient near water-cooling pipe have a significant influence on the pattern and failure progress of temperature-induced micro-cracking in concrete.

• Computers and Concrete
• /
• 제22권6호
• /
• pp.551-561
• /
• 2018

The percolation of interfacial transition zone (ITZ) in cementitious materials is of great importance to the transport properties and durability issues. This paper presents numerical simulation research on the ITZ percolation threshold of mortar specimens at meso-scale. To simulate the meso-scale model of mortar as realistically as possible, the aggregates are simplified as ellipsoids with arbitrary orientations. Major and minor aspect ratios are defined to represent the global shape characteristics of aggregates. Some algorithms such as the burning algorithm, Dijkstra's algorithm and Connected-Component Labeling (CCL) algorithm are adopted for identification of connected ITZ clusters and percolation detection. The effects of gradation and aspect ratios of aggregates on ITZ percolation threshold are quantitatively studied. The results show that (1) the ITZ percolation threshold is mainly affected by the specific surface area (SSA) of aggregates and shows a global decreasing tendency with an increasing SSA; (2) elongated ellipsoidal particles can effectively bridge isolated ITZ clusters and thus lower the ITZ percolation threshold; (3) as ITZ volume fraction increases, the bridging effect of elongated particles will be less significant, and has only a minor effect on ITZ percolation threshold; (4) it is the ITZ connectivity that is essentially responsible for ITZ percolation threshold, while other factors such as SSA and ITZ volume fraction are only the superficial reasons.

• Computers and Concrete
• /
• 제30권5호
• /
• pp.323-337
• /
• 2022

This paper proposes a numerical model to simulate the rotational behavior of steel fiber in fresh cement-based materials in the presence of a magnetic field. The results indicate that as the aspect ratio of fiber increases, the required minimum magnetic field intensity to make fiber rotate in viscous fluid increases. The optimal magnetic field intensity is 0.03 T for aligning steel fiber in fresh cement-based materials to ensure that the applying time of the magnetic field can be conducted concurrently with the vibrating process to increase the aligning efficiency. The orientation factor of steel fiber in cement mortar can exceed 0.85 after aligning by 0.03 T of the uniform magnetic field. When the initial angle of the fiber to the magnetic field direction is less than 10°, the magnetic field less than 0.03 T cannot make the fiber overcome the yield stress of fluid to rotate. The coarse aggregate in steel fiber-reinforced concrete is detrimental to the rotation and alignment of the steel fiber. But the orientation factor of ASFRC under the 0.03T of the magnetic field can also exceed 0.8, while the orientation factor of SFRC without magnetic field application is around 0.6.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제33권6호
• /
• pp.308-320
• /
• 2021

해안침식의 근본적 대책으로서 감소한 공급 토사량 회복을 포함한 종합 토사관리 대책이 유효하지만, 계획에 있어서는 하천에서 바다로 유출된 토사 가운데 어느 정도의 양이 어느 정도의 속도로 해안에 다시 공급되는 토사량의 평가와 이를 위해서는 하천과 바다의 결절점인 하구지역에서 발생하는 토사의 이동 메커니즘 분석이 매우 중요하다. 하지만 지금까지 홍수 시의 하구사주 붕괴(flushing) 과정을 해석하는 수치모델에 관한 연구는 진행되고 있지만 하구사주의 형성 및 발달 과정을 해석하는 수치모델은 아직 확립되어 있지 않은 것이 현재의 연구 진행상태이다. 본 연구에서는 종합토사관리를 위해 유출된 토사가 회복되는 토사량의 평가를 위해 파랑변형, 유황계산 및 지형변화 모델을 구축하여 하구사주의 생성과정을 수치해석을 통한 재현을 목적으로 한다. 하구사주의 생성과정을 모의하였으며 에너지 파랑 및 작용 시간의 개념을 도입하여 장기간 표사이동의 예측을 실시하였다. 계산에 필요한 외력조건은 하구사주가 지배적으로 발달하는 동계시 작용하는 파랑조건과 하천의 유량을 고려하였으며 초기지형은 홍수시 마읍천의 하구사주가 붕괴(flushing)된 직후의 지형정보를 초기조건으로 설정하였다. 그 결과 입사파향에 따라 해빈류에 의해 하구사주의 발달과 생성과정을 재현하였으며 초기지형으로부터 약 66시간 경과 후 맹방하구 사주의 형태로 발달되는 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.255-264
• /
• 2009

콘크리트의 투수계수는 콘크리트 구조물의 내구성능 및 미세구조의 밀실성을 판단할 수 있는 핵심적인 재료 매개변수이다. 투수계수를 산정하기 위한 많은 연구들이 있었으나, 시멘트페이스트 및 골재 각각이 콘크리트의 투수성능에 미치는 영향을 다룬 연구는 드물다. 더우기, 탄산화가 염소이온의 확산계수에 큰 영향을 미칠 수 있음에도 불구하고, 탄산화된 콘크리트에 대한 확산계수를 다룬 연구는 매우 드문 실정이다. 본 연구의 목적은 탄산화 및 비탄산화된 콘크리트의 투수계수를 추정할 수 있는 기초적 접근방법을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 미세구조 모델 및 시멘트의 경화특성을 기초로 투수계수를 산정할 수 있는 해석적 기법이 개발되었는데, 시간단계별로 변화하는 투수계수의 해석과 탄산화된 콘크리트의 투수계수를 계산할 수 있다. 탄산화된 콘크리트에서 감소된 공극량이 계산되었으며 이는 투수계수의 산정에 이용되었다. 해석 결과는 실험적 결과를 얻어서 상호비교하여 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제5권4호
• /
• pp.39-49
• /
• 2001

이 논문에서는 주철근 단락을 갖는 철근콘크리트 교각의 내진성능평가를 위한 비탄성 해석 기법을 제시하였다. 하중의 단계에 따라 수반하게 되는 콘크리트의 균열 및 철근의 항복, 이로 인한 부착효과와 골재의 맞물림 현상 및 강도의 감소 등과 같은 재료적 비선형성을 고려하였다. 이에 대한 콘크리트의 균열모델로서는 분산균열 모델을 사용하였다. 두께가 서로 다른 부재간의 접합부에서 단면강성이 급변하기 때문에 생기는 국소적인 불연속변형을 고려하기 위한 경계면 요소를 도입하였다. 또한, 횡방향 구속철근으로 인한 강도의 증가 효과를 고려하였다. 이 연구에서는 주철근 단락을 갖는 철근콘크리트 교각의 내진성능평가를 위해 제안한 해석기법을 신뢰성 있는 연구자의 실험결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다.

• 지질공학
• /
• 제29권4호
• /
• pp.383-391
• /
• 2019

Bio-grouting based on microbial-induced calcite precipitation (MICP) is recently emerging as a novel and environmentally friendly technique for improvement of coarse-grained ground. To date, the mechanical behaviour of bio-grouted coarse-grained soil with different calcite contents and grain sizes still remains poorly understood. The primary objective of this study is to investigate the influence of calcite content on the mechanical properties of bio-grouted coarse-grained soil with different grain sizes. This is achieved through an integrated study of uniaxial loading experiments of bio-grouted coarse-grained soil, 3D digitization of the grains in conjunction with discrete element modelling (DEM). In the DEM model, aggregates were represented by clump logic based on the 3D morphology digitization of the typical coarse-grained aggregates while the CaCO₃ was represented by small-sized bonded particle model. The computed stress-strain relations and failure patterns of the bio-grouted coarse-grained soil were validated against the measured results. Both experimental and numerical investigation suggest that aggregate sizes and calcite content significantly influence the mechanical behaviour of bio-cemented aggregates. The strength of the bio-grouted coarse-grained soil increases linearly with calcite content, but decreases non-linearly with the increasing particle size for all calcite contents. The experimental-based DEM approach developed in this study also offers an optional avenue for the exploring of micro-mechanisms contributing to the mechanical response of bio-grouted coarse-grained soils.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제30권6호
• /
• pp.621-628
• /
• 1997

하상 굴착 공사는 골재 채취, 토사준설, 교량 건설 또는 하천을 횡단하여 매설하는 관로 공사 등 여러 가지 경우에 이루어지고 있다. 이러한 하상 굴착 공사 과정에서 발생하는 다량의 부유물질(SS)은 수질을 오염시키며 환경에 악영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 현장 여건상 정교한 수치해석모형을 적용할 수 없는 경우에, 2차원 이송-확산 모형을 단순화하여 유도한 Fick 확산 모형에 의하여 부유물질의 농도를 산정하고 오탁 방지 시설 설치에 따른 부유물질 농도의 저감 효과를 평가하는 방법을 검토하였다. 강원도 동해시에 위치한 전천의 송유관로 매설공사를 대상으로, Fick 확산 모형이 하상 굴착으로부터 발생하는 부유물질의 농도 산정과 오탁방지막의 설치에 따른 오염 저감 효과를 사전에 예비적으로 평가하는 실무적인 방법이 될 수 있음을 제시하였다.