Bagherahmadi, Seyed Ahdiye;Seyedpoor, Seyed Mohammad
Structural Engineering and Mechanics
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v.67
no.4
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pp.327-336
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2018
In this study, an efficient damage index is proposed to identify multiple damage cases in structural systems using the concepts of frequency response function (FRF) matrix and strain energy of a structure. The index is defined based on the change of strain energy of an element due to damage. For obtaining the strain energy stored in elements, the columnar coefficients of the FRF matrix is used. The new indicator is named here as frequency response function strain energy based index (FRFSEBI). In order to assess the performance of the proposed index for structural damage detection, some benchmark structures having a number of damage scenarios are considered. Numerical results demonstrate that the proposed index even with considering noise can accurately identify the actual location and approximate severity of the damage. In order to demonstrate the high efficiency of the proposed damage index, its performance is also compared with that of the flexibility strain energy based index (FSEBI) provided in the literature.
A sudden change of stiffness in a structure, associated with the events such as weld fracture and brace breakage, will cause a discontinuity in acceleration response time histories recorded in the vicinity of damage location at damage time instant. A new damage index is proposed and implemented in this paper to detect the damage time instant, location, and severity of a structure due to a sudden change of structural stiffness. The proposed damage index is suitable for online structural health monitoring applications. It can also be used in conjunction with the empirical mode decomposition (EMD) for damage detection without using the intermittency check. Numerical simulation using a five-story shear building under different types of excitation is executed to assess the effectiveness and reliability of the proposed damage index and damage detection approach for the building at different damage levels. The sensitivity of the damage index to the intensity and frequency range of measurement noise is also examined. The results from this study demonstrate that the damage index and damage detection approach proposed can accurately identify the damage time instant and location in the building due to a sudden loss of stiffness if measurement noise is below a certain level. The relation between the damage severity and the proposed damage index is linear. The wavelet-transform (WT) and the EMD with intermittency check are also applied to the same building for the comparison of detection efficiency between the proposed approach, the WT and the EMD.
Due to earthquakes, many structures suffered extensive damages that were attributed to the torsional effect caused by mass, stiffness or strength eccentricity. Due to this type of asymmetry torsional moments are generated that are imposed by means of additional shear forces developed at the vertical resisting structural elements of the buildings. Although the torsional effect on the response of reinforced concrete buildings was the subject of extensive research over the last decades, a quantitative index measuring the amplification of the shear forces developed at the vertical resisting elements due to lateral-torsional coupling valid for both elastic and elastoplastic response states is still missing. In this study a reliable index capable of assessing the torsional effect is proposed. The performance of the proposed index is evaluated and its correlation with structural response quantities like displacements, interstorey drift, base torque, shear forces and upper diaphragm's rotation is presented. Torsionally stiff, mass eccentric single-story and multistory structures, subjected to bidirectional excitation, are considered and nonlinear dynamic analyses are performed using natural records selected for three hazard levels. It was found that the proposed index provides reliable prediction of the magnitude of torsional effect for all test examples considered.
This paper presents a feasibility study on structural damage alarming and localization of long-span cable-supported bridges using multi-novelty indices formulated by monitoring-derived modal parameters. The proposed method which requires neither structural model nor damage model is applicable to structures of arbitrary complexity. With the intention to enhance the tolerance to measurement noise/uncertainty and the sensitivity to structural damage, an improved novelty index is formulated in terms of auto-associative neural networks (ANNs) where the output vector is designated to differ from the input vector while the training of the ANNs needs only the measured modal properties of the intact structure under in-service conditions. After validating the enhanced capability of the improved novelty index for structural damage alarming over the commonly configured novelty index, the performance of the improved novelty index for damage occurrence detection of large-scale bridges is examined through numerical simulation studies of the suspension Tsing Ma Bridge (TMB) and the cable-stayed Ting Kau Bridge (TKB) incurred with different types of structural damage. Then the improved novelty index is extended to formulate multi-novelty indices in terms of the measured modal frequencies and incomplete modeshape components for damage region identification. The capability of the formulated multi-novelty indices for damage region identification is also examined through numerical simulations of the TMB and TKB.
This paper aims to conduct the reliability-based assessment of the welded joint in the orthotropic steel bridge deck by use of a mesh-insensitive structural stress (MISS) method, which is an effective numerical procedure to determine the reliable stress distribution adjacent to the weld toe. Both the solid element model and the shell element model are first established to investigate the sensitivity of the element size and the element type in calculating the structural stress under different loading scenarios. In order to achieve realistic condition assessment of the welded joint, the probabilistic approach based on the structural reliability theory is adopted to derive the reliability index and the failure probability by taking into account the uncertainties inherent in the material properties and load conditions. The limit state function is formulated in terms of the structural resistance of the material and the load effect which is described by the structural stress obtained by the MISS method. The reliability index is computed by use of the first-order reliability method (FORM), and compared with a target reliability index to facilitate the safety assessment. The results achieved from this study reveal that the calculation of the structural stress using the MISS method is insensitive to the element size and the element type, and the obtained structural stress results serve as a reliable basis for structural reliability analysis.
Structural Health Monitoring (SHM) is an effective alternative to conventional inspections which are time-consuming and subjective. SHM can detect damage early and reduce maintenance cost and thereby help reduce the likelihood of catastrophic structural events to infrastructure such as bridges. After reviewing the Damage Index Method (DIM), an Iterative Damage Index Method (IDIM) is proposed to improve the accuracy of damage detection. These two damage detection techniques are compared based on damage on two structures, a simply supported beam and a pedestrian bridge. Compared to the traditional damage detection algorithm, the proposed IDIM is shown to be less arbitrary and more accurate.
The reliability or the safety index is a measure of how far a structure is from the state of collapse. Also it defined as the probability that a structure will not fail in its lifetime. Having any increase in the reliability index is typically interpreted as increasing in the safety of structures. On the other hand most of researchers acknowledged that one of the most effective means of increasing both the reliability and the safety of structures is to increase the structural redundancy. They also acknowledged that increasing the number of vertical seismic framing will make structural system more reliable and safer against stochastic events such as earthquakes. In this paper the reliability index and the behavior factor of a numbers of three dimensional RC moment resisting frames with the same story area, equal lateral resistant as well as different redundancy has been evaluated numerically using both deterministic and probabilistic approaches. Study on the reliability index and the behavior factor in the case study models of this research illustrated that the changes of these two factors do not have always the same manner due to the increasing of the structural redundancy. In some cases, structures with larger reliability index have smaller behavior factor. Also assuming the same ultimate lateral resistance of structures which causes an increase to a certain level of redundancy can enhance behavior factor of structures. However any further increase in the redundancy of that certain level might decrease the behavior factor. Furthermore, the results of this study illustrate that concerning any increase in the structural redundancy will make the reliability index of structure to be larger.
Communications for Statistical Applications and Methods
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v.8
no.2
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pp.543-556
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2001
This study suggests integrated neural network modes for he stock price index forecasting using change-point detection. The basic concept of this proposed model is to obtain significant intervals occurred by change points, identify them as change-point groups, and reflect them in stock price index forecasting. The model is composed of three phases. The first phase is to detect successive structural changes in stock price index dataset. The second phase is to forecast change-point group with various data mining classifiers. The final phase is to forecast the stock price index with backpropagation neural networks. The proposed model is applied to the stock price index forecasting. This study then examines the predictability of integrated neural network models and compares the performance of data mining classifiers.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.27
no.2
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pp.86-93
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2010
The tilting index table has attached to CNC machining center with 3axes, it can be improvement of its performance and its machining efficiency. The tilting index table is a key unit in order to manufacture some non-rotational and 3-dimensional parts, using the conventional machining center. In this study, structural analysis is carried out by FEM simulation using the commercial software ANSYS Workbench 11 to develop tilting index table using direct drive motor. The shape of the tilting index table obtained from the optimization was analyzed and compared with the initial model. Also, the initial model was modified based on the optimization model and the result was verified to have the acceptable improvement.
This paper investigates the productivity growth in Korean railway transport. The productivity growth is calculated by a process of measuring of pure efficiency change index(PECI), scale efficiency change index(SECI), and technical change index(TCI), using Data envelopment analysis (DEA) method. The data cover the period 1999$\sim$2006; 1999$\sim$2003 are the pre-structural reform years and the post-structural reform years are 2004$\sim$2006. The framework for the analysis is Malmquist Productivity Index (MPI) of the to investigate the impacts of structural reform on productivity growth, respectively. The inputs considered are the length of operating line, the number of staff, the number of coach and wagon, and the outputs are the trains movement of passenger and freight, and the traffic of passenger and freight. Results indicate that Korean railway experienced a annual productivity growth of approx. 3% after the structural reform.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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