Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.33
no.1
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pp.1-7
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2020
The wind responses of twin buildings are determined by the characteristics of wind loads and the dynamic characteristics of the structural systems of the buildings. In this study, the characteristics of wind pressure that influence wind responses were identified for two different spacings between the twin buildings using a wind tunnel test and the proper orthogonal decomposition (POD) method. Structural dynamic characteristics were also identified using 3D structural system modeling. The double modal transformation method was utilized to evaluate the characteristics of wind pressure for across-wind and along-wind conditions and the effect of the dynamic characteristics of each structure on the wind responses. The channeling and vortex effects were identified through the POD method. Across-wind loads were significantly affected by the spacings between the twin buildings, whereas along-wind loads were minimally affected. Similarly, while using the double modal transformation method, a significant difference was noticed in case of the cross-participation coefficients in the across-wind direction condition for the different spacings between the buildings; however, the along-wind direction condition showed negligible difference. Therefore, the spacing between the two buildings plays a more important role in across-wind responses compared to along-wind responses.
Rotating beams play a crucial role in representing complex mechanical components that are prevalent in vital sectors like energy and transportation industries. These components are susceptible to the initiation and propagation of cracks, posing a substantial risk to their structural integrity. This study presents a two-stage methodology for detecting the location and estimating the size of an open-edge transverse crack in a rotating Euler-Bernoulli beam with a uniform cross-section. Understanding the dynamic behavior of beams is vital for the effective design and evaluation of their operational performance. In this regard, modal parameters such as natural frequencies and eigenmodes are frequently employed to detect and identify damages in mechanical components. In this instance, the Frobenius method has been employed to determine the first two natural frequencies and corresponding eigenmodes associated with flapwise bending vibration. These calculations have been performed by solving the governing differential equation that describes the motion of the beam. Various parameters have been considered, such as rotational speed, beam slenderness, hub radius, and crack size and location. The effect of the crack has been replaced by a rotational spring whose stiffness represents the increase in local flexibility as a result of the damage presence. In the initial phase of the proposed methodology, a damage index utilizing the slope of the beam's eigenmode has been employed to estimate the location of the crack. After detecting the presence of damage, the size of the crack is determined using a Genetic Algorithm optimization technique. The ultimate goal of the proposed methodology is to enable the development of more suitable and reliable maintenance plans.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.12
no.12
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pp.505-518
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2023
3D point cloud semantic segmentation is a computer vision task that involves dividing the point cloud into different objects and regions by predicting the class label of each point. Existing 3D semantic segmentation models have some limitations in performing sufficient fusion of multi-modal features while ensuring both characteristics of 2D visual features extracted from RGB images and 3D geometric features extracted from point cloud. Therefore, in this paper, we propose MMCA-Net, a novel 3D semantic segmentation model using 2D-3D multi-modal features. The proposed model effectively fuses two heterogeneous 2D visual features and 3D geometric features by using an intermediate fusion strategy and a multi-modal cross attention-based fusion operation. Also, the proposed model extracts context-rich 3D geometric features from input point cloud consisting of irregularly distributed points by adopting PTv2 as 3D geometric encoder. In this paper, we conducted both quantitative and qualitative experiments with the benchmark dataset, ScanNetv2 in order to analyze the performance of the proposed model. In terms of the metric mIoU, the proposed model showed a 9.2% performance improvement over the PTv2 model using only 3D geometric features, and a 12.12% performance improvement over the MVPNet model using 2D-3D multi-modal features. As a result, we proved the effectiveness and usefulness of the proposed model.
For structural damage detection of shear buildings, this paper proposes a new concept using structural element mass-stiffness vector (SEMV) based on special mass and stiffness distribution characteristics. A corresponding damage identification method is developed combining the SEMV with the cross-model cross-mode (CMCM) model updating algorithm. For a shear building, a model is assumed at the beginning based on the building's distribution characteristics. The model is updated into two models corresponding to the healthy and damaged conditions, respectively, using the CMCM method according to the modal parameters of actual structure identified from the measured acceleration signals. Subsequently, the structural SEMV for each condition can be calculated from the updated model using the corresponding stiffness and mass correction factors, and then is utilized to form a new feature vector in which each element is calculated by dividing one element of SEMV in health condition by the corresponding element of SEMV in damage condition. Thus this vector can be viewed as a damage detection feature for its ability to identify the mass or stiffness variation between the healthy and damaged conditions. Finally, a numerical simulation and the laboratory experimental data from a test-bed structure at the Los Alamos National Laboratory were analyzed to verify the effectiveness and reliability of the proposed method. Both simulated and experimental results show that the proposed approach is able to detect the presence of structural mass and stiffness variation and to quantify the level of such changes.
Gearboxes are often used in the petrochemical and electrical power plants to transmit mechanical power between two branches of a machinery train rotating at different speeds. When the gearboxes are connected with rotors supported by journal bearings, bearing loads vary in magnitude and direction with rotor speed and torque transmitted by the gearboxes. In this study, dynamic characteristics of the system which consists of gearboxes and a rotor supported by journal bearings are investigated analytically and experimentally by employing the polynomial transfer matrix method and modal analysis under different speeds and torque levels. Journal bearing loads due to the transmitted torque are claculated analytically and the stiffness and damping coefficient of the journal bearings are obtained using finite element method. Comparison of the analytical and experimental results shows that the cross coupled stiffness coefficients increase with increasing rotor speed, while the cross coupled damping coefficients decrease. This generates the oil whirl instability in the journal bearings. As the transmitted torque level goes up, the stiffness coefficients of the journal bearing and the first horizontal natural frequency increase. High levels of the transmitted torque produce high bearing stiffness since the contact loads of the mating gear teeth increase. The logarithmic decrement, which is a stability indicator, is shown to decrease with increasing speed and decreasing torque. Thus, at the low torque level, the system become unstable even at the low shaft speed.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.13
no.2
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pp.47-52
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2013
A novel architecture to reduce dramatically the coupling length of multimode interference-based couplers (MMICs) is proposed by replacing conventionally designed MMICs by cascaded two-section plasmonic stepped MMICs (PS-MMIC). For the 60% cross power splitting ratio in a stepped-width MMIC, the coupling length of device results in around 42% length reduction. Furthermore, the power splitting ratio and coupling length of plasmonic MMIC just vary around 1~2% along the variation of refractive index. On the contrast, those factors for the variation of MMIC's width strongly vary around 30~40%.
Since relatively low elasticity modulus of the FRP materials results in lower natural frequencies, it is necessary to study the free vibration of FRP transmission poles. In this paper, the free vibration of tapered FRP transmission poles with thin-walled circular cross-section is investigated by a tapered beam element. To model the flexible joints of the modular poles, a rotational spring model is used. Modal analysis is performed for typical FRP poles with/without joint and they are also modeled by ANSYS commercial finite element software. There is a good correlation between the results of the tapered beam finite element model and those obtained from ANSYS as well as the existing experimental results. The effects of different geometries, material lay-ups, concentrated masses at the pole tip, and joint flexibilities are evaluated. Moreover, it is concluded that using tougher fibres at the inner and outer layers of the cross-section, results in higher natural frequencies, significantly.
A novel multistage approach is developed for structural model updating based on sensitivity ranking of the selected updating parameters. Modal energy-based sensitivities are formulated, and maximum-normalized indices are designed for sensitivity ranking. Based on the ranking strategy, a multistage approach is proposed, where these parameters to be corrected with similar sensitivity levels are updated simultaneously at the same stage, and the complete procedure continues sequentially at several stages, from large to small, according to the predefined levels of the updating parameters. At every single stage, a previously developed cross model cross mode (CMCM) method is used for structural model updating. The effectiveness and robustness of the multistage approach are investigated by implementing it on an offshore structure, and the performances are compared with non-multistage approach using numerical and experimental vibration information. These results demonstrate that the multistage approach is more effective for structural model updating of offshore platform structures even with limited information and measured noise. These findings serve as a preliminary strategy for structural model updating of an offshore platform in service.
Camacho-Conde, Jose Antonio;Campos-Arillo, Victor Manuel
The Korean Journal of Pain
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v.33
no.1
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pp.90-96
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2020
Background: Parkinson's disease (PD) is a neurodegenerative disorder that is the second most common disorder after Alzheimer's disease. PD includes both "motor" and "non-motor" symptoms, one of which is pain. The aim of this study was to investigate the clinical characteristics of pain in patients with PD. Methods: This cross-sectional study included 250 patients diagnosed with PD, 70% of which had mild to moderate PD (stages 2/3 of Hoehn and Yahr scale). The average age was 67.4 years, and the average duration since PD diagnosis was 7.1 years. Relevant data collected from PD patients were obtained from their personal medical history. Results: The prevalence of pain was found to be high (82%), with most patients (79.2%) relating their pain to PD. Disease duration was correlated with the frequency of intense pain (R: 0.393; P < 0.05). PD pain is most frequently perceived as an electrical current (64%), and two pain varieties were most prevalent (2.60 ± 0.63). Our findings confirm links between pain, its evolution over time, its multi-modal character, the wide variety of symptoms of PD, and the female sex. Conclusions: Our results demonstrated that the pain felt by PD patients is mainly felt as an electrical current, which contrasts with other studies where the pain is described as burning and itching. Our classification is innovative because it is based on anatomy, whereas those of other authors were based on syndromes.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.8
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pp.11-17
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2021
This paper describes the time rate of change of dynamic response of a cantilever beam inserted with a damping element, such as bonding, which is excited under a general force at various locations. A sensitivity analysis was performed in a finite element model to show that two types of second-order algebraic governing equations were used to predict the rate of change of dynamic displacement: one is related to the modal coordinate linked to a physical coordinate, and the other to the design parameter of the time rate of change of displacement. The sensitivity differential equation formulation includes more complicated terms compared with that of the undamped cantilever beam. The sensitivities of the dynamic response were observed by changing the location of the excitation force, displacement extraction, and cross-sectional area of the beam. The analytical results obtained by this suggested theory showed a relatively good agreement when compared with those obtained using the commercial finite element program. The suggested analysis procedure enables the prediction of the response sensitivity for any finite element model of the dynamic system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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