The parts of pile, above the soil and embedded in the soil are called the first region and second region, respectively. The forth order differential equations of both region for critical buckling load of partially embedded pile with shear deformation are obtained using the small-displacement theory and Winkler hypothesis. It is assumed that the behavior of material of the pile is linear-elastic and that axial force along the pile length and modulus of subgrade reaction for the second region to be constant. Shear effect is included in the differential equations by considering shear deformation in the second derivative of the elastic curve function. Critical buckling loads of the pile are calculated for by differential transform method (DTM) and analytical method, results are given in tables and variation of critical buckling loads corresponding to relative stiffness of the pile are presented in graphs.
In this study, photoplethysmography(PPG) was suggested as a way to replace the ankle-brachial index(ABI) in diagnosing PAD. The method using the PPG was presented for the simplification of the PAD diagnosis method which was used before. And the index related to the health condition of the artery from the PPG measured in both big toes of the subjects through the experiment was drawn. The indexes showing the significant relativeness in the Pearson correlation analysis with the ABI were the stiffness index(SI), reflection index(RI); it was confirmed each of them had the correlation coefficient of 0.688, and 0.637 at p < 0.05. The explanation ability of the linear regression equation derived using ABI, SI and RI was 52.5%. The explanation ability of the secondary curve regression equation derived using ABI, squared SI was 54.7%. It is expected to provide patients with significant results and draw the index associated with PAD by measuring PPG easily in the real life instead of the ambulatory care field.
FE model-based dynamic analysis has been widely used to predict the dynamic characteristics of civil structures. In a physical point of view, an FE model is unavoidably different from the actual structure as being formulated based on extremely idealized engineering drawings and design data. The conventional model updating methods such as direct method and sensitivity-based parameter estimation are not flexible for model updating of complex and large structures. Thus, it is needed to develop a model updating method applicable to complex structures without restriction. The main objective of this paper is to present the model updating method based on the hybrid genetic algorithm (HGA) by combining the genetic algorithm as global optimization method and modified Nelder-Mead's Simplex method as local optimization method. This FE model updating method using HGA does not need the derivation of derivative function related to parameters and without application of complicated inverse analysis methods. In order to allow its application on diversified and complex structures, a commercial FEA tool is adopted to exploit previously developed element library and analysis algorithms. Moreover, an output-level objective function making use of measurement and analytical results is also presented to update simultaneously the stiffness and mass of the analysis model. The numerical examples demonstrated that the proposed method based on HGA is effective for the updating of the FE model of bridge structures.
본 논문에서는 통계적인 방법을 이용하여 점탄성 제진재인 합성고무의 물성에 대한 변동성을 평가하는 방법을 제안하고 측정데이터를 이용하여 합성고무에 대한 평가를 수행하고 합성고무로 이루어진 고무 마운트에 대한 동특성 해석을 수행하였다. 고무 물성의 불확실성 인자로는 외기 온도의 변화와 실험 데이터의 오차 및 점탄성 물질모델의 오차를 고려하였다. 고무는 분수차 미분모델로 표현되었고, 온도의 영향은 비선형 이동계수모델을 도입하여 복소계수로 나타내어 동강성과 감쇠를 표현하였다. 이러한 물성모델을 바탕으로 고무에 대한 물성 실험데이터와 물성계수의 확률밀도함수 사이에 정의된 우도함수를 최대화하는 통계적 보정방법을 이용하여 물성모델의 물질계수들에 대한 변동성을 추정하였다. 합성고무로 이루어진 제진용 고무 마운트에 대하여 유한요소모델을 이용하여 동특성을 계산하였다. 동특성의 계산시 추정된 물성의 통계값을 적용하고 몬테카를로 해석을 통하여 동강성의 변동성을 살펴서 그 변동성이 매우 큼을 확인하였다.
Nowadays computers can perform symbolic computations in addition to mere number crunching operations for which they were originally designed. Symbolic computation opens up exciting possibilities in Structural Mechanics and engineering. Classical areas have been increasingly neglected due to the advent of computers as well as general purpose finite element software. But now, classical analysis has reemerged as an attractive computer option due to the capabilities of symbolic computation. The repetitive cycles of simultaneous - equation sets required by the finite element technique can be eliminated by solving a single set in symbolic form, thus generating a truly closed-form solution. This consequently saves in data preparation, storage and execution time. The power of Symbolic computation is demonstrated by six examples by applying symbolic computation 1) to solve coupled shear wall 2) to generate beam element matrices 3) to find the natural frequency of a shear frame using transfer matrix method 4) to find the stresses of a plate subjected to in-plane loading using Levy's approach 5) to draw the influence surface for deflection of an isotropic plate simply supported on all sides 6) to get dynamic equilibrium equations from Lagrange equation. This paper also presents yet another computationally efficient and accurate numerical method which is based on the concept of derivative of a function expressed as a weighted linear sum of the function values at all the mesh points. Again this method is applied to solve the problems of 1) coupled shear wall 2) lateral buckling of thin-walled beams due to moment gradient 3) buckling of a column and 4) static and buckling analysis of circular plates of uniform or non-uniform thickness. The numerical results obtained are compared with those available in existing literature in order to verify their accuracy.
Time marching algorithms applied to compressible Navier-Stokes equation have a convergence problem at low Mach number. It is mainly due to the eigenvalue stiffness and pressure singularity as Mach number approaches to zero. Among the several methods to overcome the shortcomings of time marching scheme, time derivative preconditioning method have been used successfully. In this numerical analysis, we adopted a preconditioner of K.H. Chen and developed a two-dimensional, axisymmetric Navier-Stokes program. The steady state driven cavity flow and backward facing step flow problems were computed to confirm the accuracy and the robustness of preconditioned algorithm for low Mach number flows. And the transonic and supersonic flows insice the JPL axisymmetric nozzle internal flow is exampled to investigate the effects of preconditioning at high Mach number flow regime. Test results showed excellent agreement with the experimental data.
Iosipescu Beam은 혼합 모드의 파괴 거동에 관하여 자주 이용되고 있는 보 중에 하나이다. 이 연구의 주요 목적은 Iosipescu 보의 모드 II 파괴계수(SIF)를 수치적 실험을 통하여 결정하는데 있다. 이 특별한 연구의 목적에 맞게 강도계수를 구하기 위하여 강성도법이 유도되고, 다양한 종류의 Iosipescu 보의 분석이 이루어진다. 수치적 실험을 위해 요구되어지는 정해를 얻기 위한 기술이 논의된다. 또한 이 수치 실험을 위하여 필요로 되어지는 Mesh의 기준과 요구되어지는 정해도를 위한 수렴 테스트를 실시한다. 약 500 개의 데이터 세트가 분석되어 결과가 이용하기 쉬운 약산식으로 유도되었다.
A coupled variational equation for fluid-structure interaction (FSI) problems is derived from a steady state Navier-Stokes equation for incompressible Newtonian fluid and an equilibrium equation for geometrically nonlinear structures. For a fully coupled FSI formulation, between fluid and structures, a traction continuity condition is considered at interfaces where a no-slip condition is imposed. Under total Lagrange formulation in the structural domain, finite rotations are well described by using the second Piola-Kirchhoff stress and Green-Lagrange strain tensors. An adjoint shape design sensitivity analysis (DSA) method based on material derivative approach is applied to the FSI problem to develop a shape design optimization method. Demonstrating some numerical examples, the accuracy and efficiency of the developed DSA method is verified in comparison with finite difference sensitivity. Also, for the FSI problems, a shape design optimization is performed to obtain a maximal stiffness structure satisfying an allowable volume constraint.
In this study, the transverse vibrations of an axially moving flexible beams resting on multiple supports are investigated. The time-dependent velocity is assumed to vary harmonically about a constant mean velocity. Simple-simple, fixed-fixed, simple-simple-simple and fixed-simple-fixed boundary conditions are considered. The equation of motion becomes independent from geometry and material properties and boundary conditions, since equation is expressed in terms of dimensionless quantities. Then the equation is obtained by assuming small flexural rigidity. For this case, the fourth order spatial derivative multiplies a small parameter; the mathematical model converts to a boundary layer type of problem. Perturbation techniques (The Method of Multiple Scales and The Method of Matched Asymptotic Expansions) are applied to the equation of motion to obtain approximate analytical solutions. Outer expansion solution is obtained by using MMS (The Method of Multiple Scales) and it is observed that this solution does not satisfy the boundary conditions for moment and incline. In order to eliminate this problem, inner solutions are obtained by employing a second expansion near the both ends of the flexible beam. Then the outer and the inner expansion solutions are combined to obtain composite solution which approximately satisfying all the boundary conditions. Effects of axial speed and flexural rigidity on first and second natural frequency of system are investigated. And obtained results are compared with older studies.
Non-linear vibration characteristics of functionally graded CNT-reinforced composite (FG-CNTRC) cylindrical shell panel on elastic foundation have not been sufficiently examined. In this situation, this study aims at the profound numerical investigation of the non-linear vibration response of FG-CNTRC cylindrical panels on Winkler-Pasternak foundation by introducing an accurate and effective 2-D meshfree-based non-linear numerical method. The large-amplitude free vibration problem is formulated according to the first-order shear deformation theory (FSDT) with the von Karman non-linearity, and it is approximated by Laplace interpolation functions in 2-D natural element method (NEM) and a non-linear partial derivative operator HNL. The complex and painstaking numerical derivation on the curved surface and the crucial shear locking are overcome by adopting the geometry transformation and the MITC3+ shell elements. The derived nonlinear modal equations are iteratively solved by introducing a three-step iterative solving technique which is combined with Lanczos transformation and Jacobi iteration. The developed non-linear numerical method is estimated through the benchmark test, and the effects of foundation stiffness, CNT volume fraction and functionally graded pattern, panel dimensions and boundary condition on the non-linear vibration of FG-CNTRC cylindrical panels on elastic foundation are parametrically investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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