This study aims to establish an effective methodology for the detection of instant damages occurred in cable-stayed bridges with the measurements of cable vibration and structural temperatures. A transfer coefficient for the daily temperature variation and another for the long-term temperature variation are firstly determined to eliminate the environmental temperature effects from the cable force variation. Several thresholds corresponding to different levels of exceedance probability are then obtained to decide four upper criteria and four lower criteria for damage detection. With these criteria, the monitoring data for three stay cables of Ai-Lan Bridge are analyzed and compared to verify the proposed damage detection methodology. The simulated results to consider various damage scenarios unambiguously indicate that the damages with cable force changes larger than ${\pm}1%$ can be confidently detected. As for the required time to detect damage, it is found that the cases with ${\pm}2%$ of cable force change can be discovered in no more than 6 hours and those with ${\pm}1.5%$ of cable force change can be identified in at most 9 hours. This methodology is also investigated for more lightly monitored cases where only the air temperature measurement is available. Under such circumstances, the damages with cable force changes larger than ${\pm}1.5%$ can be detected within 12 hours. Even though not exhaustively reflecting the environmental temperature effects on the cable force variation, both the effective temperature and the air temperature can be considered as valid indices to eliminate these effects at high and low monitoring costs.
Ding, Youliang;Zhou, Guangdong;Li, Aiqun;Deng, Yang
Wind and Structures
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v.17
no.1
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pp.43-68
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2013
The fluctuating wind induced vibration is one of the most important factors which has been taken into account in the design of long-span bridge due to the low stiffness and low natural frequency. Field measurement characteristics of sustained wind on structure site can provide accurate wind load parameters for wind field simulation and structural wind resistance design. As a suspension bridge with 1490 m main span, the Runyang Suspension Bridge (RSB) has high sensitivity to fluctuating wind. The simultaneous and continuously wind environment field measurement both in mid-span and on tower top is executed from 2005 up to now by the structural health monitoring system installed on this bridge. Based on the recorded data, the wind characteristic parameters, including mean wind speed, wind direction, the turbulence intensity, the gust factors, the turbulence integral length, power spectrum and spatial correlation, are analyzed in detail and the coherence functions of those parameters are evaluated using statistical method in this paper. The results indicate that, the turbulence component of sustain wind is larger than extremely strong winds although its mean wind speed is smaller; the correlation between turbulence parameters is obvious; the power spectrum is special and not accord with the Simiu spectrum and von Karman spectrum. Results obtained in this study can be used to evaluate the long term reliability of the Runyang Suspension Bridge and provide reference values for wind resistant design of other structures in this region.
Researchers up to date have introduced several Structural Health Monitoring (SHM) techniques with varying advantages and drawbacks for each. Satellite positioning systems (GPS, GLONASS and GALILEO) based techniques proved to be promising, especially for high natural period structures. Particularly, the GPS has proved sufficient performance and reasonable accuracy in tracking real time dynamic displacements of flexible structures independent of atmospheric conditions, temperature variations and visibility of the monitored object. Tall structures are particularly sensitive to oscillations produced by different sources of dynamic actions; such as typhoons. Wind forces induce in the structure both longitudinal and perpendicular displacements with respect to the wind direction, resulting in torsional effects, which are usually more complex to be detected. To efficiently track the horizontal rotations of the in-plane sections of such flexible structures, two main issues have to be considered: a suitable sensor topology (i.e., location, installation, and combination of sensors), and the methodology used to process the data recorded by sensors. This paper reports the contributions of the measurements recorded from dual frequency GPS receivers and uni-axial accelerometers in a full-scale experimental campaign. The Canton tower in Guangzhou-China is the case study of this research, which is instrumented with a long-term structural health monitoring system deploying both accelerometers and GPS receivers. The elaboration of combining the obtained rather long records provided by these two types of sensors in detecting the torsional behavior of the tower under ambient vibration condition and during strong wind events is discussed in this paper. Results confirmed the reliability of GPS receivers in obtaining the dynamic characteristics of the system, and its ability to capture the torsional response of the tower when used alone or when they are combined with accelerometers integrated data.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.11
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pp.1733-1740
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2010
The analysis of the dynamic behavior of the packaging of a drum washing machine has been carried out under the drop impact conditions. LS-DYNA software is used for performing the finite element analysis, and the validations are performed by comparing with the impact acceleration, effective stress and deformation of cushioned package with high-speed camera during free drop test. By analyzing the cushion characteristics and the design parameters of the original packaging, a packaging with an improved design is developed, and this design is validated on the basis of the results of the distribution test which consists of drop test, vibration test, stacking test, squeez test and so on. The drop impact simulation and analysis methods developed in this study can be adopted to successfully improve the cushioning provided by the packaging and to reduce the cost involved in developing new packaging for drum washing machines.
A two-axis gimbal-type X-band antenna is widely used to transmit bulk image data from high-resolution observation satellites. However, undesirable microvibrations induced by driving the antenna should be attenuated, because they are a main cause of image-quality degradation of the observation satellite. In this study, a pseudoelastic memory alloy (SMA) gear was proposed to attenuate the microvibrations by driving the antenna in an azimuth angle. In addition, the proposed gear can overcome the limitations of the conventional titanium blade gear, which is not still enough and is vulnerable to plastic deformations under excessive torque. To investigate the basic characteristics of the proposed SMA mesh washer gear, a static load test was performed on the thickness of the SMA mesh washer and the rotation of the gear. Moreover, The microvibration measurement test demonstrated that the SMA mesh washer gear proposed in this study is effective for microvibration attenuation.
Jang, Hyun-Gil;Nho, In Sik;Hong, Chang-Ho;Lee, Chang-Sup
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.50
no.1
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pp.1-7
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2013
The high-skewed and/or composite propellers of current interests to reduce the ship vibration and to increase the acoustic performance are likely to be exposed to the unexpected structural problems. One typical example is that the added mass effect on the propellers working in the non-uniform wake field reduces the natural frequency of the propeller leading to the resonance with the low-frequency excitation of the external forces. To avoid this resonance problem during the design stage, the technique of fluid-structure interaction has been developed, but the higher-order effect of the blade geometry deformation is not yet considered in evaluating the added mass effects. In this paper the fluid boundary-value problem is formulated by the potential-based panel method in the inviscid fluid region with the velocity inflow due to the body deformation, and the structural response of the solid body under the hydrodynamic loading is solved by applying the finite element method which implements the 20-node iso-parametric element model. The fluid-structure problem is solved iteratively. A basic fluid-sturcture interaction study is performed with the simple rectangular plates of thin thickness with various planform submerged in the water of infinite extent. The computations show good correlation with the experimental results of Linholm, et al. (1965).
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.19
no.2
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pp.21-30
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2014
The use of induction motors has been recently increasing in a variety of industrial sites, and they play a significant role. This has motivated that many researchers have studied on developing fault detection and classification systems of induction motors in order to reduce economical damage caused by their faults. To early identify induction motor faults, this paper effectively estimates spectral envelopes of each induction motor fault by utilizing a linear prediction coding (LPC) analysis technique and an expectation maximization (EM) algorithm. Moreover, this paper classifies induction motor faults into their corresponding categories by calculating Mahalanobis distance using the estimated spectral envelopes and finding the minimum distance. Experimental results show that the proposed approach yields higher classification accuracies than the state-of-the-art conventional approach for both noiseless and noisy environments for identifying the induction motor faults.
Kang, Sung-Hun;Hong, Sung-Gul;Park, Hong-Gun;Chung, Lan
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.15
no.1
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pp.29-38
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2011
A new formula is proposed for the fundamental period of high-rise residential concrete shear-wall (SW) buildings. This formula, developed on the basis of dynamics with the recorded fundamental period during the recent earthquakes, can consider the wall stiffness with respect to any direction. To verify the proposed formula, the fundamental period of 10 sample buildings, measured during construction, is compared with the predicted fundamental period. Furthermore, the empirical formulas presented in the building codes KBC 2009 and ASCE 7-10, are also compared with the proposed formula to show a rationality of the proposed formula. The comparison results show that the proposed formula not only can rationally consider the characteristics of each shear-wall, but that it also accurately predicts the fundamental period of the buildings.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.25
no.4
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pp.339-346
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2012
In this paper, equivalent models for active control devices are proposed so that building structures with such devices are analyzed using commercial structural analysis programs for the assessment of the structural members under active vibration control. Equivalent link models represent active control device with a virtual linear spring and dashpot, and equivalent force models are control force history acting at the installation point in structural models. Active controllers are designed based on the reduced-order models for a vertical cantilever model and a high-rise building model and corresponding equivalent models are determined from control gain matrices. Based on acceleration, displacement and member force responses, the effectiveness of the equivalent models is verified. As a result, proposed equivalent models, of which equivalent link model showed better performance, appear to enable detailed investigation of structural behavior to the extent of member force level.
Cavitation corrosion in many industrial plants has recently become a serious issue. Cavitation corrosion has generally been investigated using a vibratory method based on ASTM G32 standard, and the test can be divided into direct cavitation and indirect cavitation. Cavitation corrosion test uses the vibration frequency of the horn of 20 kHz with constant peak-to-peak displacement amplitude. In this work, the peak-to-peak amplitude was controlled from 15 ㎛ to 85 ㎛, and electrochemical measurements were obtained during indirect cavitation. The relationship between cavitation corrosion rate and electrochemical properties was discussed. Corrosion steps of carbon steel at the initial stage under cavitation condition in 3.5 % NaCl can be proposed. When the cavitation strength is relatively low, corrosion of the steel is more affected by the electrochemical process than by the mechanical process; but when the cavitation strength is relatively high, corrosion of the steel is affected more by the mechanical process than by the electrochemical process. This work confirmed that the critical ultrasonic amplitude of 0.42 %C carbon steel is 53.8 ㎛, and when the amplitude is less than 53.8 ㎛, the corrosion effect during the cavitation corrosion process is higher than the mechanical effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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