To reduce the vibration of cable-stayed bridges, conventional magnetorheological (MR) damper control system (CMRDS), with separate power supply, sensors and controllers, is widely investigated. In this paper, to improve the reliability and performance of the control system, one adaptive MR damper control system (AMRDS) consisting of MR damper and piezoelectric energy harvester (PEH) is proposed. According to piezoelectric effect, PEH can produce energy for powering MR damper. The energy is proportional to the product of the cable displacement and velocity. Due to the damping force changing with the energy, the new system can be adjustable to reduce the cable vibration. Compared with CMRDS, the new system is structurally simplified, replacing external sensor, power supply and controller with PEH. In the paper, taking the N26 cable of Shandong Binzhou Yellow River Bridge as example, the design method for the whole AMRDS is given, and simple formulas for PEH are derived. To verify the effectiveness of the proposed adaptive control system, the performance is compared with active control case and simple Bang-Bang semi-active control case. It is shown that AMRDS is better than simple Bang-Bang semi-active control case, and still needed to be improved in comparison with active control case.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.10
no.2
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pp.212-224
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2018
The characteristics of the relationship between the evolution of propeller trailing vortex wake and skew angle are numerically examined based on four different five-blade David Taylor Model Basin (DTMB) model propellers with different skew angles. Numerical simulations are based on Reynolds-averaged Naviere-Stokes (RANS) equations combined with SST $k-{\omega}$ turbulence model. Results show that the contraction of propeller trailing vortex wake can be restrained by increasing skew angle and loading conditions, and root vortices fade away when the propeller skew angle increases. With the increase of the propeller's skew angle, the deformation of the hub vortex and destabilization of the tip vortices are weakening gradually because the blade-to-blade interaction becomes weaker. The transition trailing vortex wake from stability to instability is restrained when the skew increases. Furthermore, analyses of tip vortice trajectories show that the increasing skew can reduce the difference in trailing vortex wake contraction under different loading conditions.
The electromagnetic apparatus plays an important role in high power electrical systems. It is of great importance to provide an effective approach for the optimization of the high power electromagnetic apparatus. However, premature convergence and few Pareto solution set of the optimization for electromagnetic apparatus always happen. This paper proposed a modified multi-objective particle swarm optimization algorithm based on the niche sorting strategy. Applying to the modified algorithm, this paper guarantee the better Pareto optimal front with an enhanced distribution. Aiming at shortcomings in the closing bounce and slow breaking velocity of electromagnetic apparatus, the multi-objective optimization model was established on the basis of the traditional optimization. Besides, by means of the improved multi-objective particle swarm optimization algorithm, this paper processed the model and obtained a series of optimized parameters (decision variables). Compared with other different classical algorithms, the modified algorithm has a satisfactory performance in the multi-objective optimization problems in the electromagnetic apparatus.
Most of the machine learning-based intrusion detection tools developed for Industrial Control Systems (ICS) are trained on network packet captures, and they rely on monitoring network layer traffic alone for intrusion detection. This approach produces weak intrusion detection systems, as ICS cyber-attacks have a real and significant impact on the process variables. A limited number of researchers consider integrating process measurements. However, in complex systems, process variable changes could result from different combinations of abnormal occurrences. This paper examines recent advances in intrusion detection algorithms, their limitations, challenges and the status of their application in critical infrastructures. We also introduce the discussion on the similarities and conflicts observed in the development of machine learning tools and techniques for fault diagnosis and cybersecurity in the protection of complex systems and the need to establish a clear difference between them. As a case study, we discuss special characteristics in nuclear power control systems and the factors that constraint the direct integration of security algorithms. Moreover, we discuss data reliability issues and present references and direct URL to recent open-source data repositories to aid researchers in developing data-driven ICS intrusion detection systems.
The hexagonal boron nitride nanosheets (BN) were firstly treated by silane coupling agents 3-aminopropyltriethoxysilane (KH550) and 3-glycidoxypropyl-trimethoxysilane (KH560) to introduce some amino and epoxy (EP) groups on the BN surface. These modified BN nanosheets were incorporated into an EP matrix to prepare BN@KH560/EP composites with excellent thermal conductivity and electrical insulation properties. Results showed that the thermal conductivity of BN@KH560/EP composite with 20 vol% BN dosage was found to be 0.442 W/($m{\cdot}K$), which was 81% higher than that of pure EP resin. Both BN/EP composites treated by KH550 and KH560 showed rather good electrical insulation properties, although the dielectric constant of BN@KH550/EP composites were slightly higher than BN@KH560/EP composites. Moreover, BN@KH560/EP composites also showed better thermal and mechanical properties than that of BN@KH550/EP composites.
In this paper, pounding tuned mass dampers (PTMDs) were designed to mitigate the multi-mode vortex-induced vibration (VIV) of stay cable utilizing the viscous-elastic material's energy-dissipated ability. The PTMD device consists of a cantilever metal rod beam, a metal mass block and a specially designed damping element covered with viscous-elastic material layer. Wind-tunnel experiment on VIV of stay cable model was set up to validate the effectiveness of the PTMD on multi-mode VIV mitigation of stay cable. By analyzing and comparing testing results of all testing cases, it could be verified that the PTMD with viscous-elastic pounding boundary can obviously mitigate the VIV amplitude of the stay cable. Moreover, the installed location and the design parameters of the PTMD device based on the controlled modes of the primary stay cable, would have a certain extent suppression on the other modal vibration of the stay cable, which means that the designed PTMDs are effective among a large band of frequency for the multi-mode VIV control of the stay cable.
As part of a structural health monitoring system, the relative geometric relationship between a ship and bridge has been recognized as important for bridge authorities and ship owners to avoid ship-bridge collision. This study proposes a novel computer vision method for the real-time geometric parameter identification of moving ships based on a single shot multibox detector (SSD) by using transfer learning techniques and monocular vision. The identification framework consists of ship detection (coarse scale) and geometric parameter calculation (fine scale) modules. For the ship detection, the SSD, which is a deep learning algorithm, was employed and fine-tuned by ship image samples downloaded from the Internet to obtain the rectangle regions of interest in the coarse scale. Subsequently, for the geometric parameter calculation, an accurate ship contour is created using morphological operations within the saturation channel in hue, saturation, and value color space. Furthermore, a local coordinate system was constructed using projective geometry transformation to calculate the geometric parameters of ships, such as width, length, height, localization, and velocity. The application of the proposed method to in situ video images, obtained from cameras set on the girder of the Wuhan Yangtze River Bridge above the shipping channel, confirmed the efficiency, accuracy, and effectiveness of the proposed method.
Steel-concrete-steel (SCS) sandwich structures have important advantages over conventional concrete structures, however, bond-slip between the steel plate and concrete may lead to a loss of composite action, resulting in a reduction of stiffness and fatigue life of SCS sandwich structures. Due to the inaccessibility and invisibility of the interface, the interfacial performance monitoring and debonding detection using traditional measurement methods, such as relative displacement between the steel plate and core concrete, have proved challenging. In this work, two methods using piezoelectric transducers are proposed to detect the bond-slip between steel plate and core concrete during the test of the beam. The first one is acoustic emission (AE) method, which can detect the dynamic process of bond-slip. AE signals can be detected when initial micro cracks form and indicate the damage severity, types and locations. The second is electromechanical impedance (EMI) method, which can be used to evaluate the damage due to bond-slip through comparing with the reference data in static state, even if the bond-slip is invisible and suspends. In this work, the experiment is implemented to demonstrate the bond-slip monitoring using above methods. Experimental results and further analysis show the validity and unique advantage of the proposed methods.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.11
no.1
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pp.294-306
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2019
On the basis of the Computational Fluid Dynamics technique (CFD) combined with the overlap grid method, this paper establishes a numerical simulation method to study the problem of ice-propeller interaction in viscous flow and carries out a simulation forecast of the hydrodynamic performance of an ice-class propeller and flow characteristics when in the proximity of milling-shape ice (i.e., an ice block with a groove cut by a high-speed revolving propeller). We use a trimmed mesh in the entire calculation domain and use the overlap grid method to transfer information between the domains of propeller rotation calculation and ice-surface computing. The grid is refined in the narrow gap between the ice and propeller to ensure the accuracy of the flow field. Comparison with the results of the experiment reveals that the error of the hydrodynamic performance is within 5%. This confirms the feasibility of the calculation method. In this paper, we calculate the exciting force of the propeller, analyze the time domain of the exciting force, and obtain the curve of the frequency domain using a Fourier transform of the time-domain curve of the exciting force. The existence of milling-shape ice before the propeller can greatly disturb the wake flow field. Unlike in open water, the propeller bearing capacity shows a downward trend in three stages, and fluctuating pressure is more disordered near the ice.
Dead time and the nonideal characteristics of components all lead to phase voltage distortions. In order to eliminate the harmful effects caused by distortion, numerous methods have been proposed. The efficacy of a method mainly depends on two factors, the compensation voltage amplitude and the phase current polarity. Theoretical derivations and experiments are given to explain that both of these key factors can be deduced from the compensation time, which is defined as the error time between the ideal phase voltage duration and the actual phase voltage duration in one Pulse Width Modulation (PWM) period. Based on this regularity, a novel method for compensating phase voltage has been proposed. A simple circuit is constructed to realize the real-time feedback of the phase voltage. Utilizing the actual phase voltage, the compensation time is calculated online. Then the compensation voltage is derived. Simulation and experimental results show the feasibility and effectivity of the proposed method. They also show that the error voltage is decreased and that the waveform is improved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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