Washboarding is a crucial problem occurring on unpaved roads. This phenomenon involves the formation of ripples on the surface of the unpaved road and causes a critical problem to vehicles and riders. The phenomenon is affected by several parameters, but we focused on the velocity and the size of the rotating body. In the precedent research, we observed that a critical velocity existed for the occurrence of the phenomenon, and the phenomenon's grade was related to the velocity. Therefore, this study, using a discrete element method, aimed to analyze the relation between the velocity and the size of the rotating body for the occurrence of the phenomenon and perform a fast Fourier transform (FFT) analysis to determine the correlation between the phenomenon and the period. The study observed that the critical velocity could vary from the velocity and the size of the rotating body, and there was a certain range of frequency for the occurrence of the Washboarding phenomenon.
Reliability-Based Design Optimization (RBDO) is an appropriate framework for obtaining optimal designs by taking uncertainties into account. Large-scale problems with implicit limit state functions and problems with discrete design variables are two significant challenges to traditional RBDO methods. To overcome these challenges, this paper proposes a hybrid method to perform RBDO of structures that links Firefly Algorithm (FA) as an optimization tool to advanced (finite element) reliability methods. Furthermore, the Genetic Algorithm (GA) and the FA are compared based on the design cost (objective function) they achieve. In the proposed method, Weighted Simulation Method (WSM) is utilized to assess reliability constraints in the RBDO problems with explicit limit state functions. WSM is selected to reduce computational costs. To performing RBDO of structures with finite element modeling and implicit limit state functions, a First-Order Reliability Method (FORM) based on the Direct Differentiation Method (DDM) is utilized. Four numerical examples are considered to assess the effectiveness of the proposed method. The findings illustrate that the proposed RBDO method is applicable and efficient for RBDO problems with discrete and continuous design variables and finite element modeling.
In this paper, a stabilized-penalized collocated finite volume (SPCFV) scheme is developed and studied for the stationary generalized Navier-Stokes equations with mixed Dirichlet-traction boundary conditions modelling an incompressible biological fluid flow. This method is based on the lowest order approximation (piecewise constants) for both velocity and pressure unknowns. The stabilization-penalization is performed by adding discrete pressure terms to the approximate formulation. These simultaneously involve discrete jump pressures through the interior volume-boundaries and discrete pressures of volumes on the domain boundary. Stability, existence and uniqueness of discrete solutions are established. Moreover, a convergence analysis of the nonlinear solver is also provided. Numerical results from model tests are performed to demonstrate the stability, optimal convergence in the usual L2 and discrete H1 norms as well as robustness of the proposed scheme with respect to the choice of the given traction vector.
토압식(EPB, earth pressure balance) 쉴드 TBM 공법에서 첨가제 주입을 통해 굴착한 흙을 개량하는 쏘일 컨디셔닝(soil conditioning) 기법의 적용은 TBM의 굴진성능을 향상시키는데 필수적이다. 따라서 TBM 장비의 굴진 성능을 모사하는 수치해석 모델에서도 쏘일 컨디셔닝을 적용하는 것은 중요하나, 이를 해석적으로 모사하는 기법에 대한 연구는 현재까지 부족하다. 따라서 본 연구에서는 컨디셔닝 된 흙의 특성을 파악하기 위해 실내 가압 베인시험 장치를 고안하였다. 고안된 장치를 통해 폼에 의해 컨디셔닝 된 흙에 대하여 전단속도를 달리하며 시험을 수행하였으며, 시험은 개별요소법(DEM, discrete element method)을 통해 모델링 되었다. 시험결과와 해석결과의 비교를 통해 개별요소법에서의 입자 접촉조건을 결정하였으며, 이는 개별요소법을 사용한 TBM 굴진해석 모델에서 쏘일 컨디셔닝을 재현할 때 가압 베인시험과 개별요소법 모델의 적용 가능성을 보여준다.
Cheomseongdae is the masonry stone structure with the cultural and historical values. But, this structure has the various damages such as cracks, gaps, slope variations and ground subsidence. So, the interests for the safety security in the structural parts have been increased. Therefore, this study performs the structural modelling which considers the several damage cases, and then evaluates the structural behavior characteristics through the discrete element analysis. Especially, this study checks the swelling and displacement gap of the whole structure and the separation between the neighboring members.
The "pseudo-wedge" failure is a name for a complex instability occurring at the Sarcheshmeh open-pit mine (Iran). The pseudo-wedge failure contains both the rock bridge failure and sliding along pre-existing discontinuities. In this paper, a cross section of the failure area was first modeled using a bonded-particle method. The results indicated development of tensile cracks at the slope toe which explains the freedom of pseudo-wedge blocks to slide. Then, a three-dimensional discrete element method was used to perform a block analysis of the instability. The technique of shear strength reduction was used to calculate the factor of safety. Finally, the influence of geometrical characteristics of the mine wall on the pseudo-wedge failure was investigated. The safety factor significantly increases as the dip and dip direction of the wall decrease, and reaches an acceptable value with a 10-degree decrease of them.
Discrete Element Method (DEM) simulations were developed to investigate the effectiveness of geosynthetic reinforcement and the effectiveness of maintenance techniques performed on a simulated ballast bed subjected to dynamic loading. The results from four samples subjected each one to a total of 425 load cycles are presented: one unreinforced and unmaintained sample, one unmaintained but reinforced sample, one unreinforced sample subjected to maintenance in the form of stoneblowing after 200 load cycles, and one unreinforced sample subjected to maintenance in the form of tamping after 200 load cycles. The obtained values of permanent deformation as a function of the applied number of load cycles for the four cases are presented together allowing a comparison of the effectiveness of each technique. Moreover, snapshots of the simulated track sections are presented at different moments of the simulations. The simulations indicated that the geosynthetic reinforcement may not be beneficial for the analyzed case while stoneblowing was the most effective maintenance technique.
A pre/post processor program based GUI(Graphic User Interface) by using the MFC and OpenGL library in the Windows OS have been developed for the analysis of the passenger flow. Using this program, users are able to generate and modify the meshes of multi-storied subway station, set all the parameters for the solver, and obtain the results of the simulation such as transient passenger motions and passenger streak lines in 3-dimensional graphic view.
The vibration characteristic analysis of sandwich cylindrical shells subjected with magnetorheological (MR) elastomer and constraining layer are considered in this study. And, the discrete finite element method is adopted to calculate the vibration and damping characteristics of the sandwich cylindrical shell system. The effects of thickness of the MR elastomer, constraining layer, applied magnetic fields on the vibration characteristics of the sandwich shell system are also studied in this paper. Additionally, the rheological properties of the MR elastomer can be changed by applying various magnetic fields and the properties of the MR elastomer are described by complex quantities. The natural frequencies and modal loss factor of the sandwich cylindrical shells are calculated for many designed parameters. The core layer of MR elastomer is found to have significant effects on the damping behavior of the sandwich cylindrical shells.
This paper presents a theoretical analysis for determining the transverse deflection of simply supported battened beams subjected to a uniformly distributed transverse quasi-static load. The analysis considers not only the shear effect but also the discrete effect of battens on the transverse deflection of the battened beam. The analytical solution is obtained using the principle of minimum potential energy. Numerical validation of the present analytical solution is accomplished using finite element methods. The present analytical solution shows that the shear effect on the transverse deflection of battened beams increases with the cross-section area of the main member but decreases with the cross-section area of the batten. The longer the battened beam is, or the larger the moment of inertia of the main member is, the smaller the shear effect will be.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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