Jiajia, Hao;Xinqun, Zhu;Yang, Yu;Chunwei, Zhang;Jianchun, Li
Smart Structures and Systems
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v.30
no.6
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pp.673-686
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2022
Deep learning algorithms for Structural Health Monitoring (SHM) have been extracting the interest of researchers and engineers. These algorithms commonly used loss functions and evaluation indices like the mean square error (MSE) which were not originally designed for SHM problems. An updated loss function which was specifically constructed for deep-learning-based structural damage detection problems has been proposed in this study. By tuning the coefficients of the loss function, the weights for damage localization and quantification can be adapted to the real situation and the deep learning network can avoid unnecessary iterations on damage localization and focus on the damage severity identification. To prove efficiency of the proposed method, structural damage detection using convolutional neural networks (CNNs) was conducted on a truss bridge model. Results showed that the validation curve with the updated loss function converged faster than the traditional MSE. Data augmentation was conducted to improve the anti-noise ability of the proposed method. For reducing the training time, the normalized modal strain energy change (NMSEC) was extracted, and the principal component analysis (PCA) was adopted for dimension reduction. The results showed that the training time was reduced by 90% and the damage identification accuracy could also have a slight increase. Furthermore, the effect of different modes and elements on the training dataset was also analyzed. The proposed method could greatly improve the performance for structural damage detection on both the training time and detection accuracy.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.19
no.1E
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pp.25-32
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2007
The fracture energy evaluated from the previous experimental results can be simulated by using the modified singular fracture process zone (S-FPZ) model. The fracture model has two fracture properties of strain energy release rate for crack extension and crack close stress versus crack width relationship $f_{ccs}(w)$ for fracture process zone (FPZ) development. The $f_{ccs}(w)$ relationship is not sensitive to specimen geometry and crack velocity. The fracture energy rate in the FPZ increases linearly with crack extension until the FPZ is fully developed. The fracture criterion of the strain energy release rate depends on specimen geometry and crack velocity as a function of crack extension. The behaviors of micro-cracking, micro-crack localization and full development of the FPZ in concrete can be explained theoretically with the variation of strain energy release rate with crack extension.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2003.04a
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pp.137-144
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2003
Since quasi-brittle material like concrete shows strain localization behavior accompanied by strain softening, a numerical drawback such as mesh sensitivity is appeared in the finite element analysis. In this study, a homogenized crack model which overcomes the drawback and considers rate discontinuity in the constitutive equation is proposed for modeling of cracking in concrete and its propagation in strain softening regime. Then, a series of finite element analysis of the concrete under various loading conditions has been performed. From comparison of analysis results with experimental data, it is shown that failure behavior due to localized cracking of concrete under both compressive loading condition and tensile loading condition is well predicted by the homogenized crack model.
Kim, Song-Yi;Lee, A-Young;Oh, Hye-Ryung;Lee, Min-Ha
Applied Microscopy
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v.45
no.2
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pp.44-51
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2015
At room temperature, metallic glasses deform inhomogeneously by strain localization into narrow bands as a result of yielding due to an external force. When shear bands are generated during deformation, often nanocrystals form at the shear bands. Experimental results on the deformation of bulk metallic glass in the current study suggest that the occurrence of nanocrystallization at a shear band implies the loading condition that induces deformation is more triaxial in nature than uniaxial. Under a compressive stress state, the geometrical constraint strain imposed by the stress triaxiality plays a crucial role in the deformation-induced nanocrystallization at the shear bands.
This study explores the influence of volume fraction of nanocrystals of Cu-Zr amorphous alloys on shear band formation. As the number of crystals with very tiny size increases, the strain localization, i.e. shear band, decreases without large drop of flow stress. The DPRs also depict no sudden drop and relatively high values. The strain state during the deformation represents a few shear bands at low volume fraction while there are no distinguishable shear bands at high volume fraction of nanocrystals.
Microstructure based FE simulations were conducted to investigate the micro-mechanical properties of ferrite-martensite dual-phase steels. The FE model was built based on real microstructure images which were characterized by optical microscopy through the thickness direction. Serial sectioned 2D images were converted into semi-2D representative volume elements (RVEs) model. Each RVE model was subjected to a non-proportional loading condition and the mechanical response was analyzed on both the macroscopic and microscopic levels. Macroscopically, stress-strain curves were described under tension-compression and tension-orthogonal tension conditions and the Bauschinger effect was well captured for both loading paths. In addition, micromechanical properties were investigated in the view of stress-strain partitioning and strain localization during monotonic tension.
High temperature compression tests for newly developed Al-Zn-Mg alloy were carried out to investigate its hot deformation behavior and obtain deformation processing maps. In the compression tests, cylindrical specimens were deformed at high temperatures ($300-500^{\circ}C$) and strain rates of 0.001-1/s. Using the true stress-true strain curves obtained from the compression tests, processing maps were constructed by evaluating the power dissipation efficiency map and flow instability map. The processing map can be divided into three areas according to the microstructures of the deformed specimens: instability area with flow localization, instability area with mixed grains, and stable area with homogeneous grains resulting from continuous dynamic recrystallization (CDRX). The results suggest that the optimal processing conditions for the Al-Zn-Mg alloy are $450^{\circ}C$ and a strain rate of 0.001/s, having a stable area with homogeneous grains resulting from CDRX.
Efforts to control viral diseases in crop production include several types of physical or chemical treatments; antiviral extracts of a number of plants have also been examined to inhibit plant viral infection. However, treatments utilizing naturally selected microorganisms with activity against plant viruses are poorly documented. Here we report isolation of a soil inhabiting bacterium, Pseudomonas oleovorans strain KBPF-004 (developmental code KNF2016) which showed antiviral activity against mechanical transmission of tobamoviruses. Antiviral activity was also evaluated in seed transmission of two tobamoviruses, Pepper mild mottle virus (PMMoV) and Cucumber green mottle mosaic virus (CGMMV), by treatment of seed collected from infected pepper and watermelon, respectively. Pepper and watermelon seeds were treated with culture supernatant of P. oleovorans strain KBPF-004 or control strain ATCC 8062 before planting. Seeds germinated after treatment with water or ATCC 8062 yielded about 60% CGMMV or PMMoV positive plants, whereas < 20% of KBPF-004-treated seeds were virus-infected, a significantly reduced seed transmission rate. Furthermore, supernatant of P. oleovorans strain KBPF-004 remodeled aggregation of PMMoV 126 kDa protein and subcellular localization of movement protein in Nicotiana benthamiana, diminishing aggregation of the 126 kDa protein and essentially abolishing association of the movement protein with the microtubule network. In leaves agroinfiltrated with constructs expressing the coat protein (CP) of either PMMoV or CGMMV, less full-size CP was detected in the presence of supernatant of P. oleovorans strain KBPF-004. These changes may contribute to the antiviral effects of P. oleovorans strain KBPF-004.
Soil failure is initiated and preceded by forming and progressing of shear band, defined as the localization of deformation into thin zones of soil mass. To understand the failure mechanism of normally consolidated cohesive soil, the spatial distribution and evolution of deformation within the entire specimen need to be evaluated. In this study, vertical compression tests under plane strain condition were performed on reconstituted kaolinite specimens, while capturing digital images of the specimen at regular intervals during shearing. Overall stress-strain behavior from initial to post peak has been analyzed together with spatial distributions of deformations and shear band characteristics from digital images at 4 stages.
The mechanical behavior of soil and soil-rock mixture is investigated via the discrete element method. A non-overlapping combination method of spheres is used to model convex polyhedron rock blocks of soil-rock mixture in the DEM simulations. The meso-mechanical parameters of soil and soil-rock interface in DEM simulations are obtained from the in-situ tests. Based on the Voronoi cell, a method representing volumtric strain of the sample at the particle scale is proposed. The numerical results indicate that the particle rotation, occlusion, dilatation and self-organizing force chains are a remarkable phenomena of the localization band for the soil and soil-rock mixture samples. The localization band in a soil-rock mixture is wider than that in the soil sample. The current research shows that the 3D discrete element method can effectively simulate the mechanical behavior of soil and soil-rock mixture.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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