Numerical investigation on the structures of various Taylor vortices induced in the flow between two concentric cylinders, with the inner one rotating and with a pressure-driven axial flow imposed, is carried out, and compared with the experiments of Wereley and Lueptow [Phys. fluid, 11(12), 1999] who studied the Taylor vortices using PIV in detail. Especially, the properties of helical vortices and random wavy vortices are discussed, and their three-dimensional structures are visualized using the numerical data. Our simulation also predicts that random wavy vortices have quasi-periodic movement which can be explained by traveling waves formed in the azimuthal direction. The numerical results are well consistent with the experimental findings of Wereley and Lueptow.
From the viewpoint of engineering applications, the prediction of the failure of bogies plays an important role in preventing the occurrence of fatigue. Fatigue is a complex phenomenon affected by many uncertainties (such as load, environment, geometrical and material properties, and so on). The key to predict fatigue damage accurately is how to quantify these uncertainties. A Bayesian model is used to account for the uncertainty of various sources when predicting fatigue damage of structural components. In spite of improvements in the design of fatigue-sensitive structures, periodic non-destructive inspections are required for components. With the help of modern nondestructive inspection techniques, the fatigue flaws can be detected for bogie structures, and fatigue reliability can be updated by using Bayesian theorem with inspection data. A practical fatigue analysis of welded bogies is utilized to testify the effectiveness of the proposed methods.
This paper discusses a new model for investigating the micro-mechanical behavior of beam-like structures composed of various elastic moduli and complex geometries varying through the cross-sectional directions and also periodically-repeated along the axial directions. The original three-dimensional problem is first formulated in an unified and compact intrinsic form using the concept of decomposition of the rotation tensor. Taking advantage of two smallness of the cross-sectional dimension-to-length parameter and the micro-to-macro heterogeneity and performing homogenization along dimensional reduction simultaneously, the variational asymptotic method is used to rigorously construct an effective zeroth-order beam model, which is similar a generalized Timoshenko one (the first-order shear deformation model) capable of capturing the transverse shear deformations, but still carries out the zeroth-order approximation which can maximize simplicity and promote efficiency. Two examples available in literature are used to demonstrate the consistence and efficiency of this new model, especially for the structures, in which the effects of transverse shear deformations are significant.
Recently, the damping effect of building structures are greatly reduced because the use of non-structures members as like curtain wall are decreased and large open space are in need for the service of buildings. Assembly and office buildings with a lower natural frequency have a higher possibility of experiencing excessive vibration induced by human activities as like jumping, running and walking. These excessive vibration make the occupants uncomfortable and the serviceability deterioration. The common method of application of walking loads for the vibration analysis of structures subjected to walking loads is to inflict a series unit walking load and a periodic function at a node. But this method could not consider the moving effect of walking. In this study, natural frequency and damping ratio of plate structure are evaluated by heel drop tests. And new application of equivalent walking loads are introduced for vibration analysis of real slab system subjected to walking loads. The response obtained from the numerical analysis are compared well to the results measured by experimental tests. It is possible to efficiently analyze the vibration of floor which is subjected to walking loads by applying equivalent walking loads.
광자 크리스탈의 광자 밴드갭이나 비정상적인 광 분산 현상 등의 특성을 분석하려면 광자 크리스탈 구조에 따른 밴드 구 조와 분산 곡선의 계산이 필요하다. 본 논문에서는 시간 영역에서의 계산 방법인 Finite-Difference Time-Domain방법과 주기적 경계 조건을 이용하여 밴드 구조와 분산 곡선을 계산하였으며, 몇 가지 간단한 2차원 크리스탈 구조에 대하여 그 계산 결과를 제시하였다. 또한 밴드갭 내부에 존재하고, 공간적으로 지역화된 디펙트 모드를 계산하였다.
In general, structures in service gradually lose original performance according to time due to initial defects in design and construction, or exposure to unfavorable external conditions such as repeated loading or deteriorating environment, and in extreme cases, may collapse in large disaster. Therefore, in order to maintain the serviceability of structures at optimal level, advanced structure measuring system which can inform optimal time point and method of maintenance is required in addition to accurate prediction of residual life the structure by periodic inspection. To guarantee the safety level of bridge structure and to prevent from disaster, the integration of safety network for bridge structures are needed. Therefore in this study, to enhance the effectiveness of safety network for bridge, the connection methodologies between safety network and pre-installed bridge monitoring system are investigated.
There are many studies about submerged structures or porous wave absorbers to decrease damage of coast and structures. Submerged structures and porous wave absorber are decreasing energy of incoming wave by reflecting or dissipation with changing depth or with porous rubble mound. This study addresses the reflection and transmission of long wave from a trapezoidal breakwater and a vertical porous wave absorber at the same time. A systematic shape transfer is derived to determine wave reflection and transmission. And periodic solutions are matched at the slope and the front face of the absorber by assuming continuity of pressure and mass. The transmission coefficient is determined as a function of parameters describing the incoming waves, transmitting waves through the trapezoidal breakwater and the absorber characteristics.
Cracks may occur in reinforced concrete (RC) structures due to various physical and chemical factors, and the growth of cracks causes deterioration of the structure's performance. It is important to prevent the expansion of cracks through periodic diagnosis of cracks in structures. In order to enable free crack exploration even in a narrow space, a construction robot using a Mecanum wheel that can move up, down, left and right and rotate in place was designed. High-quality crack images were periodically collected through the camera, and the image fragments stored during the exploration were combined into a single photo after the exploration was completed. The robot detected cracks with a width of 0.2 mm or more on the concrete probe surface with an accuracy of about 90% or more.
선형 캐스케이드 실험장치에서 블레이드간에 주기조건을 만족하면서 적은 개수의 블레이드를 적용하는 것은 실험의 정확도 향상뿐만 아니라 실험수행에 여러 장점을 제공한다. 따라서 본 연구에서는 유로를 캐스케이드 피치의 두 배 넓이로 설정하고 두 개의 블레이드만을 설치하였을 때 주기조건이 얻어지도록 하는 벽면의 형상설계에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 주기조건에서 얻어진 블레이드 표면에서의 마하수와 동일한 결과가 얻어지도록 목적함수를 설정하였으며, 설계변수로는 벽면의 형상과 관련이 있는 12개의 변수를 선정하였다. 벽면의 설계를 위하여 기울기 기반의 최적화법을 사용하였으며, 목적함수에 민감한 변화를 나타내는 영역의 조정과 가중치를 사용하였다. 이러한 방식으로 얻어진 결과에서 주기조건과 동일한 유동특성이 얻어질 수 있음을 확인하였다.
Ta, Quoc-Bao;Dang, Ngoc-Loi;Kim, Yoon-Chul;Kam, Hyeon-Dong;Kim, Jeong-Tae
Smart Structures and Systems
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제30권1호
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pp.17-34
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2022
For steel structures, fatigue cracks are critical damage induced by long-term cycle loading and distortion effects. Vision-based crack detection can be a solution to ensure structural integrity and performance by continuous monitoring and non-destructive assessment. A critical issue is to distinguish cracks from other features in captured images which possibly consist of complex backgrounds such as handwritings and marks, which were made to record crack patterns and lengths during periodic visual inspections. This study presents a parametric study on image-based crack identification for orthotropic steel bridge decks using captured images with complicated backgrounds. Firstly, a framework for vision-based crack segmentation using the atrous convolution-based Deeplapv3+ network (ACDN) is designed. Secondly, features on crack images are labeled to build three databanks by consideration of objects in the backgrounds. Thirdly, evaluation metrics computed from the trained ACDN models are utilized to evaluate the effects of obstacles on crack detection results. Finally, various training parameters, including image sizes, hyper-parameters, and the number of training images, are optimized for the ACDN model of crack detection. The result demonstrated that fatigue cracks could be identified by the trained ACDN models, and the accuracy of the crack-detection result was improved by optimizing the training parameters. It enables the applicability of the vision-based technique for early detecting tiny fatigue cracks in steel structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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