• 제목/요약/키워드: variational approach method

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Service ability design of vibrating chiral SWCNTs: Validation and parametric study

  • Muzamal Hussain;Mohamed R. Ali;Abdelhakim Benslimane;Humaira Sharif;Mohamed A. Khadimallah;Muhammad Nawaz Naeem;Imene Harbaoui;Sofiene Helaili;Aqib Majeed;Abdelouahed Tounsi
    • Computers and Concrete
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    • 제32권4호
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    • pp.393-398
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    • 2023
  • This paper provides the free vibrations of chiral carbon nanotubes. The governing equations of Flügge theory is considered for vibration frequencies of chiral single walled carbon nanotubes. The solution of frequency equation is obtained from a novel model for better representation of stubby and short vibration characteristics of chiral tubes with clamped-clamped and clamped-simply supported end conditions. For the harmonic response of this tube, the model displacement function is adopted. The variational approach Rayleigh-Ritz method with kinetic and strain energies are used. The Lagragian function is differentiated with respect to unknown functions. The frequency equation is written in compact form to solve with MATLAB software. The frequencies of chiral SWCNTs for first ten aspect ratios as small level are investigated. The results shown as for decreasing the aspect rations, the frequencies are increases. The presented results of this model are verified with experimental and numerical results, which found as an excellent agreement.

Destripe Hyperspectral Images with Spectral-spatial Adaptive Unidirectional Variation and Sparse Representation

  • Zhou, Dabiao;Wang, Dejiang;Huo, Lijun;Jia, Ping
    • Journal of the Optical Society of Korea
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    • 제20권6호
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    • pp.752-761
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    • 2016
  • Hyperspectral images are often contaminated with stripe noise, which severely degrades the imaging quality and the precision of the subsequent processing. In this paper, a variational model is proposed by employing spectral-spatial adaptive unidirectional variation and a sparse representation. Unlike traditional methods, we exploit the spectral correction and remove stripes in different bands and different regions adaptively, instead of selecting parameters band by band. The regularization strength adapts to the spectrally varying stripe intensities and the spatially varying texture information. Spectral correlation is exploited via dictionary learning in the sparse representation framework to prevent spectral distortion. Moreover, the minimization problem, which contains two unsmooth and inseparable $l_1$-norm terms, is optimized by the split Bregman approach. Experimental results, on datasets from several imaging systems, demonstrate that the proposed method can remove stripe noise effectively and adaptively, as well as preserve original detail information.

비틀림 하중(荷重)을 받는 심벽구조물(心壁構造物)의 해석(解析)에 관한 연구(研究) (A Study on Analysis of Core-Wall Structure Subjected to Torque)

  • 김성칠
    • 대한토목학회논문집
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    • 제3권2호
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    • pp.137-144
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    • 1983
  • 고층건물에서의 전단벽(剪斷壁)은 횡하중을 지지(支持)하기 위해서 설치되는 구조물이다. 이 전단벽(剪斷壁)의 단면의 형태는 여러 가지 형태가 있을 수 있는데 개방단면을 갖게 되는 경우 이 부재는 비틀림에 약하기 때문에 이 점이 문제가 된다. 특히 그 구조물이 thin walled member인 경우는 더욱 그러하다. 최근에는 건물이 점점 고층화됨에 따라 이 문제는 더욱더 중요(重要)시 되어 보다 정확한 지식이 요구(要求)되고 있다. 본 논문(論文)에서는 고층건물에 설치되는 에리베이터 츄브가 전단벽 역할을 하는 경우로 단면의 형태는 channel형이고, 각 층마다 중방(中枋)(connecting beam)에 의해서 개방단면의 일부가 닫혀있게 되는 경우의 문제를 택하였다. 이를 해석(解析)하는데 복잡한 계산과 많은 계산량을 줄이고 적용에 대한 융통성을 부여하기 위해서 discrete 방법(方法)과 transfer matrix method을 사용(使用)하였다. 중방(中枋)의 영향을 고려함에 있어서는 중방(中枋)의 강도가 클 때나 적을 때나 합리적(合理的)으로 사용할 수 있는 식(式)을 적용하였다. 특히 이 방법(方法)은 불규칙한 변단면에도 쉽게 적용할 수 있을뿐만 아니라 여러 가지 하중조건에 대한 해를 일일이 구할 필요가 없으며, 형성되는 transfer matrix의 크기가 $4{\times}4$ 밖에 안되므로 쉽게 구할 수 있다.

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음성특징의 거리에 기반한 한국어 발음의 시각화 (Visualization of Korean Speech Based on the Distance of Acoustic Features)

  • 복거철
    • 한국정보전자통신기술학회논문지
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    • 제13권3호
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    • pp.197-205
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    • 2020
  • 한국어는 자음과 모음과 같은 음소 단위의 발음은 고정되어 있고 표기에 대응하는 발음은 변하지 않기 때문에 외국인 학습자가 쉽게 접근할 수 있다. 그러나 단어와 어구, 문장을 말할 때는 음절과 음절의 경계에서 소리의 변동이 다양하고 복잡하며 표기와 발음이 일치하지 않기 때문에 외국어로서의 한국어 표준 발음 학습은 어려운 면이 있다. 그러나 영어 같은 다른 언어와 달리 한국어의 표기와 발음의 관계는 논리적인 원리에 따라 예외 없이 규칙화 할 수 있는 장점이 있으므로 발음오류에 대해 체계적인 분석이 가능한 것으로 여겨진다. 본 연구에서는 오류 발음과 표준 발음의 차이를 컴퓨터 화면상의 상대적 거리로 표현하여 시각화하는 모델을 제시한다. 기존 연구에서는 발음의 특징을 단지 컬러 또는 3차원 그래픽으로 표현하거나 입과 구강의 변화하는 형태를 애니메이션으로 보여 주는 방식에 머물러 있으며 추출하는 음성의 특징도 구간의 평균과 같은 점 데이터를 이용하는데 그치고 있다. 본 연구에서는 시계열로 표현되는 음성데이터의 특성 및 구조를 요약하거나 변형하지 않고 직접 이용하는 방법을 제시한다. 이를 위해서 딥러닝 기법을 토대로 자기조직화 알고리즘과 variational autoencoder(VAE) 모델 및 마코브 확률모델을 결합한 확률적 SOM-VAE 기법을 사용하여 클러스터링 성능을 향상시켰다.

Free vibration analysis of combined system with variable cross section in tall buildings

  • Jahanshahia, Mohammad Reza;Rahgozar, Reza
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제42권5호
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    • pp.715-728
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    • 2012
  • This paper deals with determining the fundamental frequency of tall buildings that consist of framed tube, shear core, belt truss and outrigger systems in which the framed tube and shear core vary in size along the height of the structure. The effect of belt truss and outrigger system is modeled as a concentrated rotational linear spring at the belt truss and outrigger system location. Many cantilevered tall structures can be treated as cantilevered beams with variable cross-section in free vibration analysis. In this paper, the continuous approach, in which a tall building is replaced by an idealized cantilever continuum representing the structural characteristics, is employed and by using energy method and Hamilton's variational principle, the governing equation for free vibration of tall building with variable distributed mass and stiffness is obtained. The general solution of governing equation is obtained by making appropriate selection for mass and stiffness distribution functions. By applying the separation of variables method for time and space, the governing partial differential equation of motion is reduced to an ordinary differential equation with variable coefficients with the assumption that the transverse displacement is harmonic. A power-series solution representing the mode shape function of tall building is used. Applying boundary conditions yields the boundary value problem; the frequency equation is established and solved through a numerical process to determine the natural frequencies. Computer program has been developed in Matlab (R2009b, Version 7.9.0.529, Mathworks Inc., California, USA). A numerical example has been solved to demonstrate the reliability of this method. The results of the proposed mathematical model give a good understanding of the structure's dynamic characteristics; it is easy to use, yet reasonably accurate and suitable for quick evaluations during the preliminary design stages.

Modelling of graded rectangular micro-plates with variable length scale parameters

  • Aghazadeh, Reza;Dag, Serkan;Cigeroglu, Ender
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제65권5호
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    • pp.573-585
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    • 2018
  • This article presents strain gradient elasticity-based procedures for static bending, free vibration and buckling analyses of functionally graded rectangular micro-plates. The developed method allows consideration of smooth spatial variations of length scale parameters of strain gradient elasticity. Governing partial differential equations and boundary conditions are derived by following the variational approach and applying Hamilton's principle. Displacement field is expressed in a unified way to produce numerical results in accordance with Kirchhoff, Mindlin, and third order shear deformation theories. All material properties, including the length scale parameters, are assumed to be functions of the plate thickness coordinate in the derivations. Developed equations are solved numerically by means of differential quadrature method. Proposed procedures are verified through comparisons made to the results available in the literature for certain limiting cases. Further numerical results are provided to illustrate the effects of material and geometric parameters on bending, free vibrations, and buckling. The results generated by Kirchhoff and third order shear deformation theories are in very good agreement, whereas Mindlin plate theory slightly overestimates static deflection and underestimates natural frequency. A rise in the length scale parameter ratio, which identifies the degree of spatial variations, leads to a drop in dimensionless maximum deflection, and increases in dimensionless vibration frequency and buckling load. Size effect is shown to play a more significant role as the plate thickness becomes smaller compared to the length scale parameter. Numerical results indicate that consideration of length scale parameter variation is required for accurate modelling of graded rectangular micro-plates.

구조적 서명 검증에서의 참조 서명의 데이터 크기 고정화 기법 (A Technique for Fixing Size of Reference Signature Data in Structural Signature Verificaiton)

  • 이이섭;김성훈
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제14권6호
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    • pp.1345-1352
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    • 2010
  • 구조적 접근방법에 의한 서명검증은 서명을 부분획 단위의 집합 구조로 표현하여 서명 데이터를 분석하기 때문에 서명의 국부적인 변화의 특성을 효율적으로 흡수하여 우수한 검증 효과를 나타낸다. 그러나 이 방법은 실용화할 때 데이터의 크기가 고정되지 않는 문제가 발생한다. 이 논문에서는 이 문제를 해결하기 위하여, 상대적으로 중요한 부분을 선택하여 데이터를 고정크기로 만듦으로서 데이터의 크기를 줄이는 방법을 제안한다. 실험 결과, 고정된 크기로 선택된 서브패턴에 대해서 국부적인 변화도와 복잡도에 의한 가중치를 적용한 결과, 더 좋은 검증율을 보였으며, 이 때 고정된 크기를 만들기 위한 최소 크기의 참조 모델의 서브패턴의 개수는 일정 갯수의 범위에서 적절히 고정될 수 있음을 보였다.

균일하게 탄성지지된 보-기둥요소의 엄밀한 동적강성행렬 유도 (Derivation of Exact Dynamic Stiffness Matrix of a Beam-Column Element on Elastic Foundation)

  • 김문영;윤희택;곽태영
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제15권3호
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    • pp.463-469
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    • 2002
  • 탄성지반 위에 놓인 보-기둥 요소의 총포텐셜 에너지로부터 변분원리를 적용하여 지배방정식과 힘-변위 관계식을 유도하였다. 4계 상미분방정식 형태의 지배방정식을 4개의 변위 파라메타를 도입하여 1계 연립미분방정식 형태의 선형 고유치 문제로 전환하고, 힘-변위 관계식을 적용하여 엄밀한 정적, 동적 요소강성행렬을 유도하였다. 직접강성법을 이용하여 구조물 강성행렬을 구하고, 2차원 보-기둥구조의 엄밀한 좌굴하중과 고유진동수를 구하고, 결과를 유한요소해와 비교함으로써 본 연구의 타당성을 검증하였다. 이러한 엄밀한 해석방법은 Hermitian 다항식을 형상함수로 도입하여 요소의 강성행렬을 산정하는 유한요소법과 비교할 때, 요소의 수를 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.

Application of Hamilton variational principle for vibration of fluid filled structure

  • Khaled Mohamed Khedher;Muzamal Hussain;Rizwan Munir;Saleh Alsulamy;Ayed Eid Alluqmani
    • Advances in nano research
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    • 제15권5호
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    • pp.401-410
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    • 2023
  • Vibration investigation of fluid-filled three layered cylindrical shells is studied here. A cylindrical shell is immersed in a fluid which is a non-viscous one. Shell motion equations are framed first order shell theory due to Love. These equations are partial differential equations which are usually solved by approximate technique. Robust and efficient techniques are favored to get precise results. Employment of the wave propagation approach procedure gives birth to the shell frequency equation. Use of acoustic wave equation is done to incorporate the sound pressure produced in a fluid. Hankel's functions of second kind designate the fluid influence. Mathematically the integral form of the Lagrange energy functional is converted into a set of three partial differential equations. It is also exhibited that the effect of frequencies is investigated by varying the different layers with constituent material. The coupled frequencies changes with these layers according to the material formation of fluid-filled FG-CSs. Throughout the computation, it is observed that the frequency behavior for the boundary conditions follow as; clamped-clamped (C-C), simply supported-simply supported (SS-SS) frequency curves are higher than that of clamped-simply (C-S) curves. Expressions for modal displacement functions, the three unknown functions are supposed in such way that the axial, circumferential and time variables are separated by the product method. Computer software MATLAB codes are used to solve the frequency equation for extracting vibrations of fluid-filled.

철근콘크리트 단순보의 유효 단면2차모멘트에 대한 모멘트 분포 형상의 영향 분석 (Analysis on the Influence of Moment Distribution Shape on the Effective Moment of Inertia of Simply Supported Reinforced Concrete Beams)

  • 박미영;김상식;이승배;김창혁;김강수
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제21권1호
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    • pp.93-103
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    • 2009
  • 철근콘크리트 휨 부재의 처짐 산정에는 일반적으로 유효 단면2차모멘트의 개념이 적용되고 있으며, 콘크리트 구조설계기준에서는 처짐의 간편한 계산을 위하여 Branson이 제안한 유효 단면2차모멘트를 부재의 전 경간에 동일하게 대표값으로 사용하고 있다. 그러나, 기준에서 제시된 유효 단면2차모멘트는 등분포하중을 전제로 제안되었으므로 다른 하중상태에서도 기준식의 정확성에 대해 검증할 필요가 있다. 따라서, 이 연구에서는 모멘트 분포 형상이 처짐 계산에 필요한 유효 단면2차모멘트에 미치는 영향을 실험적으로 검증하기 위해 콘크리트 강도와 지점에서부터 가력점까지의 거리를 주요변수로 하여 총 6개의 철근콘크리트 보 실험체를 제작하여 구조실험을 수행하고, 실험결과를 기준식 및 다른 연구자들이 제안한 식과 비교 분석하였다. 또한, 모멘트 분포형상을 고려할 수 있는 변분해석에 의한 처짐 산정 방법을 제안하였다. 실험 결과, 보의 유효 단면2차모멘트는 모멘트 분포 형상에 따라 다소 차이가 있었으나 기준식은 이를 반영하지 못한 것으로 나타났다. 이 연구에서 제안한 변분해석에 의한 처짐값과 실험값의 비율이 기준식에 비해 변동폭이 작게 나타났으며, 따라서, 모멘트 분포 형상의 영향을 고려한 부재의 처짐 산정에 유용한 방법이라고 판단된다. 그러나, 실험값과는 다소 차이가 있어 처짐 형상 함수의 개선을 통하여 이를 보완할 수 있는 추후 연구가 필요한 것으로 판단된다.