• Structural Engineering and Mechanics
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• 제80권6호
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• pp.749-765
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• 2021

Suspension bridges bear large eccentric live loads in rush hours when most vehicles travel in one direction on the left or right side of the bridge. With the increasing number and weight of vehicles and the girder widening, the eccentric live load effect on the bridge behavior, including bending and distortion of the main girder, gets more pronounced, even jeopardizing bridge safety. This study proposes an analytical algorithm based on multi-catenary theory for predicting the suspension bridge responses to eccentric live load via the nonlinear generalized reduced gradient method. A set of governing equations is derived to solve the following unknown values: the girder rigid-body displacement in the longitudinal direction; the horizontal projection lengths of main cable's segments; the parameters of catenary equations and horizontal forces of the side span cable segments and the leftmost segments of middle span cables; the suspender tensions and the bearing reactions. Then girder's responses, including rigid-body displacement in the longitudinal direction, deflections, and torsion angles; suspenders' responses, including the suspender tensions and the hanging point displacements; main cables' responses, including the horizontal forces of each segment; and the longitudinal displacement of the pylons' tower top under eccentric load can be calculated. The response of an exemplar suspension bridge with three spans of 168, 548, and 168 m is calculated by the proposed analytical method and the finite element method in two eccentric live load cases, and their results prove the former's feasibility. The nonuniform distribution of the live load in the lateral direction is shown to impose a greater threat to suspension bridge safety than that in the longitudinal direction, while some other specific features revealed by the proposed method are discussed in detail.

• Steel and Composite Structures
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• 제42권6호
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• pp.805-826
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• 2022

The free and live load-forced vibration behaviour of porous functionally graded (PFG) higher order nanobeams in the thermal and magnetic fields is investigated comprehensively through this work in the framework of nonlocal strain gradient theory (NLSGT). The porosity effects on the dynamic behaviour of FG nanobeams is investigated using four different porosity distribution models. These models are exploited; uniform, symmetrical, condensed upward, and condensed downward distributions. The material characteristics gradation in the thickness direction is estimated using the power-law. The magnetic field effect is incorporated using Maxwell's equations. The third order shear deformation beam theory is adopted to incorporate the shear deformation effect. The Hamilton principle is adopted to derive the coupled thermomagnetic dynamic equations of motion of the whole system and the associated boundary conditions. Navier method is used to derive the analytical solution of the governing equations. The developed methodology is verified and compared with the available results in the literature and good agreement is observed. Parametric studies are conducted to show effects of porosity parameter; porosity distribution, temperature rise, magnetic field intensity, material gradation index, non-classical parameters, and the applied moving load velocity on the vibration behavior of nanobeams. It has been showed that all the analyzed conditions have significant effects on the dynamic behavior of the nanobeams. Additionally, it has been observed that the negative effects of moving load, porosity and thermal load on the nanobeam dynamics can be reduced by the effect of the force induced from the directed magnetic field or can be kept within certain desired design limits by controlling the intensity of the magnetic field.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.203-211
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• 2023

층상 반무한체에서의 확률론적 완전파형역산을 위한 Markov chain Monte Carlo (MCMC) 모사 기법을 정식화한다. Thin-layer method를 사용하여 조화 수직 하중이 작용하는 층상 반무한체의 지표면에서 추정된 동적 응답과 관측 데이터와의 차이 및 모델 변수의 사전 정보와의 차이를 최소화하도록 목적함수와 모델 변수의 사후 확률밀도함수를 정의한다. 목적함수의 기울기에 기반하여 MCMC 표본을 제안하기 위한 분포함수와 이를 수락 또는 거절할지 결정하는 수락함수를 결정한다. 기본 진동모드 뿐만이 아니라 고차 진동모드가 우세한 경우를 포함하여 다양한 층상 반무한체의 전단파 속도 추정에 제안된 MCMC 모사 기법을 적용하고 그 정확성을 검증한다. 제안된 확률론적 완전파형역산을 위한 MCMC 모사 기법은 층상 반무한체의 전단파 속도와 같은 재료 특성의 확률적 특성을 추정하는 데 적합함을 확인할 수 있다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제87권3호
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• pp.255-272
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• 2023

Spatial cable systems can provide more transverse stiffness and torsional stiffness without sacrificing the vertical bearing capacity compared with conventional vertical cable systems, which is quite lucrative for long-span earth-anchored suspension bridges' development. Higher economy highlights the importance of refined form-finding analysis. Meanwhile, the internal connection between the lateral and vertical sags has not yet been specified. Given this, an analytic algorithm of form-finding for the earth-anchored suspension bridge with spatial cables is proposed in this paper. Through the geometric compatibility condition and mechanical equilibrium condition, the expressions for cable segment, the recurrence relationship between catenary parameters and control equations of spatial cable are established. Additionally, the nonlinear general reduced gradient method is introduced into fast and high-precision numerical analysis. Furthermore, the analytic expression of the lateral and vertical sags is deduced and discussed. This is very significant for the space design above the bridge deck and the optimization of the sag-to-span ratio in the preliminary design stage of the bridge. Finally, the proposed method is verified with the aid of two examples, one being an operational self-anchored suspension bridge (with spatial cables and a 260 m main span), and the other being an earth-anchored suspension bridge under design (with spatial cables and a 500 m main span). The necessity of an iterative calculation for hanger tensions on earth-anchored suspension bridges is confirmed. It is further concluded that the main cable and their connected hangers are in very close inclined planes.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제88권1호
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• pp.1-12
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• 2023

In this study, forced vibration behavior of a piezo magneto electric sandwich Timoshenko beam is investigated. It is assumed a sandwich beam with porous core and graphene platelet reinforced composite (GPLRC) in facesheets subjected to magneto-electro-elastic and temperature-dependent material properties. The magneto electro platelets are under linear function along with the thickness that includes a cosine function and magnetic and electric constant potentials. The governing equations of motion are derived using modified strain gradient theory for microstructures. The effects of material length scale parameters, temperature change, different distributions of porous, various patterns of graphene platelets, and the core to face sheets thickness ratio on the natural frequency and excited frequency of a sandwich Timoshenko beam are scrutinized. Various size-dependent methods effects such as MSGT, MCST, and CT on the natural frequency is considered. Moreover, the final results affirm that the increase in porosity coefficient and volume fractions lead to an increase in the amount of natural frequency; while vice versa for the increment in the aspect ratio. From forced vibration analysis, it is understood that by increasing the values of volume fraction and the length thickness of GPL, the maximum deflection of a sandwich beam decreases. Also, it is concluded that increasing the temperature, the thickness of GPL, and the initial force leads to a decrease in the maximum deflection of GPL. It is also shown that resonance phenomenon occurs when the natural and excitation frequencies become equal to each other. Outcomes also reveal that the third natural frequency owns the minimum value of both deflection and frequency ratio and the first natural frequency has the maximum.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제23권12호
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• pp.151-160
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• 2023

Breast cancer is the most dangerous and deadly form of cancer. Initial detection of breast cancer can significantly improve treatment effectiveness. The second most common cancer among Indian women in rural areas. Early detection of symptoms and signs is the most important technique to effectively treat breast cancer, as it enhances the odds of receiving an earlier, more specialist care. As a result, it has the possible to significantly improve survival odds by delaying or entirely eliminating cancer. Mammography is a high-resolution radiography technique that is an important factor in avoiding and diagnosing cancer at an early stage. Automatic segmentation of the breast part using Mammography pictures can help reduce the area available for cancer search while also saving time and effort compared to manual segmentation. Autoencoder-like convolutional and deconvolutional neural networks (CN-DCNN) were utilised in previous studies to automatically segment the breast area in Mammography pictures. We present Automatic SegmenAN, a unique end-to-end adversarial neural network for the job of medical image segmentation, in this paper. Because image segmentation necessitates extensive, pixel-level labelling, a standard GAN's discriminator's single scalar real/fake output may be inefficient in providing steady and appropriate gradient feedback to the networks. Instead of utilising a fully convolutional neural network as the segmentor, we suggested a new adversarial critic network with a multi-scale L1 loss function to force the critic and segmentor to learn both global and local attributes that collect long- and short-range spatial relations among pixels. We demonstrate that an Automatic SegmenAN perspective is more up to date and reliable for segmentation tasks than the state-of-the-art U-net segmentation technique.

• 한국습지학회지
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• 제14권1호
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• pp.75-87
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• 2012

지표수-지하수 혼합대는 하천 및 호소 등에서 지표수와 지하수가 교환되는 공간이다. 지표수-지하수 혼합은 하상의 토층으로 확장되어 다양한 물리적, 생지화화적, 열역학적 교환을 발생시키며 수생태계 내 고유한 생태적 전이대를 형성하는데 주요한 역할을 한다. 과거 실험 및 수치모의 연구에 의하면 혼합대에서 발생하는 물질교환은 하천의 지형적인 특징으로 발생하는 압력분포에 의해 지배된다. 특히 하천의 구간 규모에서 여울-소 구조는 혼합대의 특성을 지배하는 주요 인자로 알려져 있다. 여울-소 연속 구조는 지표수에서 재순환영역과 정체점을 형성하며 이 독특한 흐름 구조에 의해 혼합대의 흐름특성이 영향을 받는다. 본 연구에서는 3차원 동수역학 모형을 이용하여 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식과 Darcy 방정식을 동시에 해석하여 연속된 여울-소 구조에서 발생하는 지표수의 흐름구조가 혼합대의 흐름에 미치는 영향을 분석하였다. 모의 결과, 여울-소 구조에서 지표수의 재순환영역 및 정체점은 상승류와 하강류 형성과 직접적 연관을 가지며, 재순환영역의 크기가 감소하면 여울 전면부 하강류 형성 구간의 길이가 감소하고 최대 하강류 발생 지점이 하부로 이동하는 특성을 파악하였다. 이와 같은 본 연구의 결과는 혼합대의 현장관측, 하천 관리 및 복원 등의 연구에 활용하여 친환경 하천 조성에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권8호
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• pp.591-605
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• 2009

본 연구에서는 하천제방의 침식, 침투영향을 고려한 위험도 및 통합위험도를 산정하였다. 이를 위해 추계학적 강우변동 생성기법을 이용하여 생성된 태풍기와 장마기별 유량 및 수위수문곡선을 활용하여 하천제방에 대한 침식, 침투 그리고 통합 위험도를 산정하였다. 침식에 대한 하천제방의 위험도는 허용 소류력을 이용하여 평가하였고 침투류 해석은 각 제방별로 대표 제방단면을 선정 후 SEEP/W 모형을 통해 해석을 실시하였으며 한계동수경사법을 이용한 MFOSM 분석을 통해 제방의 침투붕괴 위험도를 산정하였다. 본 연구에서는 확정론적 분석방법과 달리 정량적인 위험도를 산정할 수 있었고 실제 강우 변동의 특성 및 다양한 제방파괴 요인을 반영하였으며, 이를 하나의 위험도로 통합하여 제시하고 있으므로 본 연구모형의 결과는 그 적용성에 있어 매우 유용할 것으로 판단된다. 본 연구모형은 향후 홍수에 대한 제방파괴 위험지점 파악 및 제내지 홍수위험도와 연계한 홍수보험, 주민대피지도 구축 등에 활용 될 수 있어 유역의 홍수통합관리시 효율적이고 체계적인 대책수립에 크게 기여할 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제25권6호
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• pp.402-408
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• 2004

이 연구의 목적은 중${\cdot}$고등학교 지구과학 전공 교들이 몇 가지 지구과학 개념에 대하여 가지고 있는 이해유형을 조사하는 것이다. 이 연구의 대상으로 선택한 개념은 저기압에서의 바람, 해류의 서안강화, 편서풍 파동, 온실효과, 오존층 그리고 대기압이며 중${\cdot}$고등학교 지구과학 전공교사 26명이다. 조사의 결과는 중${\cdot}$고등학교에서 교사들이 이들 개념을 학습지도할 때 필요하다고 생각되는 학습의 객관적 자료의 측면에서 분석하였고 그 결과는 다음과 같다. 지구과학 전공교사들도 이 연구에서 선정된 몇 가지 개념에 대하여 학생의 학습지도에 부족한 여러 가지 이해유형을 가지고 있으며 이들 유형 중에는 오개념들도 포함하고 있음을 알았다. 교사들은 저기압에서의 바람에 대하여 경도풍과 관련된 이해유형을, 서안강화에 대해서는 지구자전과 관련된 오개념을, 편서풍 파동에 대해서는 각운동량 보존과 관련된 오개념을, 온실효과에 대해서는 주된 온실기체와 관련된 오개념을, 오존층에 대해서는 지표부근의 오존기체 생성과 관련된 오개넘을, 그리고 대기압에 대해서는 대기압으로 인해 생기는 현상과 관련된 오개념을 가지고 있음을 발견하였다. 이 연구에서 발견된 교사의 여러 가지 이해유형은 지구과학개념의 힉습지도에서 유용하게 이용될 수 있을 것으로 생각한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.275-282
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• 2018

산악트램은 기존 산악 도로에 매립형 궤도를 설치하여 무가선으로 주행할 수 있는 친환경 교통 시스템으로서, 결빙시에도 운행할 수 있는 장점이 있으나, 산악 도로의 급곡선과 급경사 구간을 주행해야 하는 어려움이 따르게 된다. 본 연구에서는 산악트램이 도로에 설치된 급곡선 급경사 궤도를 주행할 때의 기술적인 문제를 정의하고, 이 문제를 해결하기 위한 대차와 차체 연결 구조의 설계 방안을 제시하였으며, 시작품 제작 및 성능 시험을 통해 설계 방안의 효용성을 입증하였다. 급곡선 구간에서 내외 레일의 주행거리 차이가 심하게 발생하여 주행이 곤란해질 수 있으므로 좌우 차륜이 별개의 속도로 회전하는 독립구동 차륜을 개발하여 적용하였다. 기존 2대차-1차체 차량에서 발생할 수 있는 곡선구간에서의 공격각 및 횡압 증가에 따른 탈선을 방지하기 위해 1대차-1차체 차량을 설계하여 실제 적용하였다. 독립 구동차륜과 1대차-1차체 구조의 시험 차량 시작품을 제작하였고, 소형 궤도에서 시험 운행을 실시하여 성능을 검증하였다. 산악트램이 곡선과 경사를 통과할 시에 차체 간에 발생하는 3방향 회전 대변형을 흡수하기 위해 연결기를 설계하여 축소 시작품을 제작하였으며, 작동 시험을 실시하여 성능을 검증하였다.