Local responses of steel plate-concrete composite (SC) walls under impact loads are typically evaluated using design equations available in the AISC N690s1-15. These equations enable design of impact-resistant SC walls, but some essential parts such as the effects of wall size and shear reinforcement ratio have not been addressed. Also, since they were developed for design basis events, improved equations are required for accurate prediction of the impact behaviors of SC walls for beyond design basis impact evaluation. This paper presents a numerical study to construct a robust numerical model of SC walls subjected to impact loads to reasonably predict the SC-wall impact behavior, to evaluate the findings observed from the impact tests including the effects of the key design parameters, and to assess the actual responses of full-scale SC walls. The numerical calculations are validated using intermediate-scale impact tests performed previously. The influences of the fracture energy of concrete and the conservative aspects of the current design equations are discussed carefully. Recommendations are made for design practice.
Depending on the change of lifestyle and the improvement of people's living standards and rapid industrialization, urbanization of recent, demand for water is increasing rapidly. So emissions of domestic wastewater and various industrial waste water has increased, and water quality is worsening day by day. Therefore, in order to provide a measure against the occurrence of water pollution accident, this study was tried to simulate water pollution accident. This study simulated 2008 Gimcheon phenol accident using 1,2-D model, and analyze scenario for prevent of water pollution accident. Consequently the developed 1-D model presents high reappearance when compared with 2-D model, and has been able to obtain results in a short simulation run time. This study will contribute to the water pollution incident response prediction system and water quality analysis in the future.
Measuring the residual stress in the components in nuclear power plants is crucial to their safety evaluation. The instrumented indentation technique is a minimally invasive approach that can be conveniently used to determine the residual stress in structural materials in service. Because the indentation behavior of a structure with residual stresses is closely related to the elastic-plastic behavior of the indented material, an accurate understanding of the elastic-plastic behavior of the material is essential for evaluation of the residual stresses in the structures. However, due to the analytical problems associated with solving the elastic-plastic behavior, empirical equations with limited applicability have been used. In the present study, the impact of the non-equibiaxial residual stress state on indentation behavior was investigated using finite element analysis. In addition, a new nonequibiaxial residual-stress prediction methodology is proposed using a convolutional neural network, and the performance was validated. A more accurate residual-stress measurement will be possible by applying the proposed residual-stress prediction methodology in the future.
Recently, the number of observations used in a data assimilation system is increasing due to the enormous amount of observations, including satellite data. However, it is not clear that all of these observations are always beneficial to the performance of the numerical weather prediction (NWP). Therefore, it is important to evaluate the effect of observations on these forecasts so that the observations can be used more usefully in NWP process. In this study, the adjoint-based Forecast Sensitivity to Observation (FSO) method with the KMA Unified Model (UM) is applied to two high-impact weather events which occurred in summer and winter in Korea in an effort to investigate the effects of observations on the forecasts of these events. The total dry energy norm is used as a response function to calculate the adjoint sensitivity. For the summer case, TEMP observations have the greatest total impact while BOGUS shows the greatest impact per observation for all of the 24-, 36-, and 48-hour forecasts. For the winter case, aircraft, ATOVS, and ESA have the greatest total impact for the 24-, 36-, and 48-hour forecasts respectively, while ESA has the greatest impact per observation. Most of the observation effects are horizontally located upwind or in the vicinity of the Korean peninsula. The fraction of beneficial observations is less than 50%, which is less than the results in previous studies. As an additional experiment, the total moist energy norm is used as a response function to measure the sensitivity of 24-hour forecast error to observations. The characteristics of the observation impact with the moist energy response function are generally similar to those with the dry energy response function. However, the ATOVS observations were found to be sensitive to the response function, showing a positive (a negative) effect on the forecast when using the dry (moist) norm for the summer case. For the winter case, the dry and moist energy norm experiments show very similar results because the adjoint of KMA UM does not calculate the specific humidity of ice properly such that the dry and moist energy norms are very similar except for the humidity in air that is very low in winter.
This study aimed at quantifying the impact of envelope insulation on energy consumption for thermal controls in residential buildings in southern part of Korea. A series of parametric simulations for a range of R-values of walls, roof, floor, and windows were computationally conducted for a prototypical Korean detached house. Analysis revealed that the total amount of heat gain was larger than that of heat loss, while the amount of energy for cooling was smaller than that for heating due to the difference of system efficiency; the envelope heat transfer was more significant for the heat loss, thus, the increase of the envelope insulation was more effective to reduce heating load; and there were certain levels of envelope insulation after which the energy saving effect was not significant. These findings are expected to be a fundamental database for the decision of proper insulation level in Korean residential buildings.
Global demand for dwelling energy and implications of changing climatic conditions on buildings confront the built environment to build sustainable dwellings. This study investigates the variability of future climatic conditions on newly built detached dwellings in the UK. Series of energy modelling and simulations are performed on ten detached houses to evaluate and predict the impact of varying future climatic patterns on five building performance indicators. The study identifies and quantifies a consistent declining trend of building performance which is in consonance with current scientific knowledge of annual temperature change prediction in relations to long term climatic variation. The average percentage decrease for the annual energy consumption was predicted to be 2.80, 6.60 and 10.56 for 2020s, 2050s and 2080s time lines respectively. A similar declining trend in the case of annual natural gas consumption was 4.24, 9.98 and 16.1, and that for building emission rate and heating demand were 2.27, 5.49 and 8.72 and 7.82, 18.43 and 29.46 respectively. The study further analyse future heating and cooling demands of the three warmest months of the year and ascertain future variance in relative humidity and indoor temperature which might necessitate the use of room cooling systems to provide thermal comfort.
In order to secure the safety of increasing offshore activities such as offshore wind farm maintenance and fishing, IMPACT, a mid-term marine weather forecasting system, was established by predicting marine weather up to 7 days in advance. Forecast data from the Korea Hydrographic and Oceanographic Agency (KHOA), which provides the most reliable marine meteorological service in Korea, was used, but wind speed and wave height forecast errors increased as the leading forecast period increased, so improvement of the accuracy of the model results was needed. The Model Output Statistics (MOS) method, a post-correction method using statistical machine learning, was applied to improve the prediction accuracy of wave height, which is an important factor in forecasting the risk of marine activities. Compared with the observed data, the wave height prediction results by the model before correction for 6 to 7 days ahead showed an RMSE of 0.692 m and R of 0.591, and there was a tendency to underestimate high waves. After correction with the MOS technique, RMSE was 0.554 m and R was 0.732, confirming that accuracy was significantly improved.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제9권6호
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pp.613-623
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2017
A semi-empirical model to predict ship resistance in level ice based on Lindqvist's model is presented. This model assumes that contact between the ship and the ice is a case of symmetrical collision, and two contact cases are considered. Submersion force is calculated via Lindqvist's formula, and the crushing and breaking forces are determined by a concept of energy consideration during ship and ice impact. The effect of the contact coefficient is analyzed in the ice resistance prediction. To validate this model, the predicted results are compared with model test data of USCGC Healy and icebreaker Araon, and full-scale data of the icebreaker KV Svalbard. A relatively good agreement is achieved. As a result, the presented model is recommended for preliminary total resistance prediction in advance of the evaluation of the icebreaking performance of vessels.
This article focuses on concrete structures submitted to impact loading and is aimed at predicting local damage in the vicinity of an impact zone as well as the global response of the structure. The Discrete Element Method (DEM) seems particularly well suited in this context for modeling fractures. An identification process of DEM material parameters from macroscopic data (Young's modulus, compressive and tensile strength, fracture energy, etc.) will first be presented for the purpose of enhancing reproducibility and reliability of the simulation results with DE samples of various sizes. The modeling of a large structure by means of DEM may lead to prohibitive computation times. A refined discretization becomes required in the vicinity of the impact, while the structure may be modeled using a coarse FE mesh further from the impact area, where the material behaves elastically. A coupled discrete-finite element approach is thus proposed: the impact zone is modeled by means of DE and elastic FE are used on the rest of the structure. The proposed approach is then applied to a rock impact on a concrete slab in order to validate the coupled method and compare computation times.
Residual strength of fiber metal laminates after impact was studied. 3/4 lay up FML was fabricated using 4 ply prepreg, 2 ply aluminum sheets, and 1 ply steel sheet. Quasi isotropic ([0/45/90/-45]s) and orthotropic ([0/90/0/90]s) FRP were also fabricated to compare with FML. Impact test were conducted by using instrumented drop weight impact machine (Dynatup, Model 8250). Penetration load and absorbed energy of FML were superior to those of FRPs. Tensile tests were conducted to evaluate the residual strength after impact. Strength degradation of FML was less than that of FRP. This means that the damage tolerance of FML is excellent than that of FRP. Residual strength of each specimen was predicted by using Whitney and Nuismer(WN) Model. Impact damage area is assumed as a circular notch in WN model. Damage width is defined as the average of back face and top face damage width of each specimen. Average stress and point stress criterions were used to calculate the characteristic length. It is supposing that a characteristic length is a constant. The distribution of characteristic length shows that the assumption is reasonable. Prediction was well matched with experiment under both stress criterions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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