Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.19
no.6
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pp.1510-1517
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1995
A theoretical method is described to simulate the propagation of turbulent premixed flames in a closed vessel. The objective is to develop and test an efficient technique to predict the propagation speed of flame as well as the geometric structure of the flame surfaces. Flame is advected by the statistically generated turbulent flow field and propagates as a wave by solving twodimensional Hamilton-Jacobi equation. In the simulation of the unburned gas flow field, following turbulence properties were satisfied: mean velocity field, turbulence intensities, spatial and temporal correlations of velocity fluctuations. It is assumed that these properties are not affected by the expansion of the burned gas region. Predictions were compared with existing experimental data for flames propagating in a closed vessel charged with hydrogen/air mixture with various turbulence intensities and Reynolds numbers. Comparisons were made in flame radius growth rate, rms flame radius fluctuations, and average perimeter and fractal dimensions of the flame boundaries. Two dimensional time dependent simulation resulted in correct trends of the measured flame data. The reasonable behavior and high efficiency proves the usefulness of this method in difficult problems of flame propagation such as in internal combustion engines.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.1
no.3
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pp.74-82
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1993
Optimal designs of a 3-point and a 4-point engine mount system are presented for reducing the idle shake of a Front Wheel Drive(FWD) vehicle. Design variables used in this study are the locations, the angles and the stiffness of an engine mount system. The goal of the optimization is minimizing the transmitted force without violating the constraints such as static weight sag, resonant frequency and side limits of design variables. The Augmented Lagrange Multiplier(ALM) Method is used for solving the nonlinear constrained optimization. The generalized Jacobi and the impedence method are employed for a free vibration analysis and a forced response analysis. The trend of analysis results well meet that of the experimental results. The optimization results reveal that the 4-point system transmits less torque than the 3-point system. It is also found from the design sensitivity analysis that the vibration characteristics of the 4-point system is less sensitive than those of the 3-point system.
The Levenberg-Marquardt (LM) algorithm is the most widely used fitting algorithm. It outperforms simple gradient descent and other conjugate gradient methods in a wide variety of problems. Based on the work of paper[1], we propose a modified Levenberg-Marquardt algorithm for better performance of mobile system. The LM parameter at the $k_{th}$ iteration is chosen ${\mu}=A{\bullet}{\parallel}f(x){\parallel}{\bullet}I$ where f is the residual function, and J is the Jacobi of f. In this paper, we show this method is more efficient than traditional method under the situation that the system iteration is limited.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.17
no.9
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pp.9-16
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2012
In this paper, we propose the two dimensional variable-length vector storage format which can be used for efficient storage of sparse matrix in the FEM (finite element method). The proposed storage format is the method storing only actual needed non-zero values of each row on upper triangular matrix with the total rows N, by using two dimensional variable-length vector instead of $N{\times}N$ large sparse matrix of entire equation of finite elements. This method only needs storage spaces of the number of minimum 1 to maximum 5 in 2D grid structure and the number of minimum 1 to maximum 14 in 3D grid structure of analysis target. The number doesn't excess two times although involving index number. From the experimental result, we can find out that the proposed storage format can reduce the memory space more effectively, as the total number of nodes increases, than the existing skyline storage format storing maximum column height.
Various methods have been proposed to efficiently animate the motion of soft objects in realtime. In order to maintain the topology between the elements of the objects, it is required to employ constraint forces, which limit the size of the time steps for the numerical integration and reduce the efficiency. To tackle this, an implicit method with larger steps was proposed. However, the method is, in essence, a linear system with a large matrix, of which solution requires heavy computations. Several approximate methods have been proposed, but the approximation is obtained with an increased damping and the loss of accuracy. In this paper, new integration method based on harmonic oscillation with better stability was proposed, and it was further stabilized with the hybridization with approximate implicit method. GPU parallelism can be easily implemented for the method, and large-scale soft objects can be simulated in realtime.
Yaylaci, Murat;Yayli, Mujgen;Yaylaci, Ecren Uzun;Olmez, Hasan;Birinci, Ahmet
Structural Engineering and Mechanics
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v.78
no.5
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pp.585-597
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2021
This paper presents a comparative study of analytical method, finite element method (FEM) and Multilayer Perceptron (MLP) for analysis of a contact problem. The problem consists of a functionally graded (FG) layer resting on a half plane and pressed with distributed load from the top. Firstly, analytical solution of the problem is obtained by using theory of elasticity and integral transform techniques. The problem is reduced a system of integral equation in which the contact pressure are unknown functions. The numerical solution of the integral equation was carried out with Gauss-Jacobi integration formulation. Secondly, finite element model of the problem is constituted using ANSYS software and the two-dimensional analysis of the problem is carried out. The results show that contact areas and the contact stresses obtained from FEM provide boundary conditions of the problem as well as analytical results. Thirdly, the contact problem has been extended based on the MLP. The MLP with three-layer was used to calculate the contact distances. Material properties and loading states were created by giving examples of different values were used at the training and test stages of MLP. Program code was rewritten in C++. As a result, average deviation values such as 0.375 and 1.465 was obtained for FEM and MLP respectively. The contact areas and contact stresses obtained from FEM and MLP are very close to results obtained from analytical method. Finally, this study provides evidence that there is a good agreement between three methods and the stiffness parameters has an important effect on the contact stresses and contact areas.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.8
no.5
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pp.495-503
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1997
In this paper, the E-polarized electromagnetic scattering problems by a resistive strip grating with tapered resistivity on 3 dielectric layers are analyzed to find out the effects for the tapered resistivity of resistive strip and the relative permittivity and thickness of 3 die- lectric layers by applying the Fourier-Galerkin moment methods. The induced surface current density is expanded in a series of Jacobi-polynomial ${P^{(\chi,\beta)}}_p$(.) of the order $\alpha$= 0 and $\beta$=1 as a kind of orthogonal polyomians, and the tapered resistivity assumes to vary linearly from 0 at one edge to finite resistivity at the other edge. The normalized reflected and transmitted powers are obtained by varying the tapered resistivity and the relative permittivity and thickness of dielectric layers. The sharp variation points are observed when the higher order modes are transferred between propagating and evanescent modes, and in general the local minimum positions occur at less grating period for the more relative permittivity of dielectric layers. It should be noted that the patterns of the normalized reflected and transmitted powers for the tapered resistivity are very much different from those of the uniform resistivity and perfectly conducting cases. The proposed method of this paper cna solve the scattering problems for the tapered resistive, uniform resistive, and PEC strip cases.
In this paper, electromagnetic scattering problems by a resistive strip grating with tapered resistivity on a grounded dielectric plane according to strip width and spacing, relative permittivity and thickness of dielectric layers, and incident angles of a electric wave are analyzed by applying the Fourier-Galerkin Moment Method known as a numerical procedure. The boundary conditions are applied to obtain the unknown field coefficients and the resistive boundary condition is used for the relationship between the tangential electric field and the electric current density on the strip. The resistivity of resistive strips in this paper varies from zeroes at one edge to infinite at the other edge, then the induced surface current density on the resistive strip is expanded in a series of Jacobi polynomials of the order ${\alpha}=0.2,\;{\beta}=-0.2$ as a orthogonal polynomials. The numerical results of the geometrically normalized reflected power in this paper are compared with those for the existing perfectly conducting strip. The numerical results of the normalized reflected power for conductive strips case with zero resistivity in this paper show in good agreement with those of existing papers.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.6
no.3
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pp.364-377
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2008
Due to the difficulty in solving the Hamilton-Jacobi-Isaacs equation, the nonlinear optimal control approach is not very practical in general. To overcome this problem, Ezal et al. (2000) first solved a linear optimal control problem for the linearized model of a nonlinear system given in the strict-feedback form. Then, using the backstepping procedure, a nonlinear feedback controller was designed where the linear part is same as the linear feedback obtained from the linear optimal control design. However, their construction is based on the cancellation of the high order nonlinearity, which limits the application to the smooth ($C^{\infty}$) vector fields. In this paper, we develop an alternative method for backstepping procedure, so that the vector field can be just $C^1$, which allows this approach to be applicable to much larger class of nonlinear systems.
This paper is first implemented with the bending behavior of three-dimensional functionally graded (3DFG) plates in the framework of level set-based topology optimization (LS-based TO). Besides, due to the suitable properties of the current design domain, the thin-plate spline (TPS) is recognized as a RBF to construct the LS function. The overall mechanical properties of the 3DFG plate are assessed using a power-law distribution scheme via Mori-Tanaka micromechanical material model. The bending response is obtained using the first-order shear deformation theory (FSDT). The mixed interpolation of four elements of tensorial components (MITC4) is also implemented to overcome a well-known shear locking problem when the thickness becomes thinner. The Hamilton-Jacobi method is utilized in each iteration to enforce the necessary boundary conditions. The mathematical formulas are expressed in great detail for the LS-based TO using 3DFG materials. Several numerical examples are exhibited to verify the efficiency and reliability of the current methodology with the previously reported literature. Finally, the influences of FG materials in the optimized design are explained in detail to illustrate the behaviors of optimized structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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