The purpose of this study is to develop geostatistical methods for selection of prospective areas of polymetallic nodule deposits in KODOS (Korea Deep Ocean Study) area of the North-East Pacific Ocean. In this study $110{\times}165$ grid system was used, and each node represents the center of an estimated block of $1km{\times}1km$. The ordinary kriging was applied to SeaBeam2000 data in order to evaluate the bathymetry. A structural analysis (variogram) of the bathymetry data was carried out for constructing digital terrain model (DTM) and the maximum slopes of the bathymetry were calculated by DTM data. The above method can be used to solve the problem that is resulted from the lack of theory of a change of support model for the maximum slope of the bathymetry. The ordinary kriging and the indicator kriging were used to evaluate the nodule abundance, and the different two kriging methods were compared to evaluate the accuracy for the estimation of the nodule abundance. It has been shown that indicator kriging was better estimation tool than the ordinary kriging. The overlay map is presented for the selection of potentially minable sites by combining the two indicator maps of the nodule abundance and the maximum slope of bathymetry. This overlay map could be utilized to establish follow-up survey and to investigate the potentially minable sites in the KODOS area.
For improving the seismic performance of the nuclear power plant (NPP) piping system, attempts have been made to apply a dynamic absorber (DA). However, the current piping DA design method is limited because it cannot provide the globally optimum values for the target design seismic loading. Therefore, this study proposes a seismic time history analysis-based DA optimal design method for piping. To this end, the Kriging approach is introduced to reduce the numerical cost required for seismic time history analyses. The appropriate design of the experiment method is used to increase the efficiency in securing response data. A gradient-based method is used to efficiently deal with the multi-dimensional unconstrained optimization problem of the DA optimal design. As a result, the proposed method showed an excellent response reduction effect in several responses compared to other optimal design methods. The proposed method showed that the average response reduction rate was about 9% less at the maximum acceleration, about 5% less at the maximum value of the response spectrum, about 9% less at the maximum relative displacement, and about 4% less at the maximum combined stress compared to existing optimal design methods. Therefore, the proposed method enables an effective optimal DA design method for mitigating seismic response in NPP piping in the future.
Many methods for reliability analysis have been studied and one of them, a moment method, has the advantage that it doesn't require sensitivities of performance functions. The moment method for reliability analysis requires the first four moments of a performance function and then Pearson system is used for the probability of failure where the accuracy of the probability of failure greatly depends on that of the first four moments. But it is generally impossible to assess them analytically for multidimensional functions, and numerical integration is mainly used to estimate the moment. However, numerical integration requires many function evaluations and in case of involving finite element analyses, the calculation of the first fo 따 moments is very time-consuming. To solve the problem, this research proposes a new method of approximating the first four moments based on kriging metamodel. The proposed method substitutes the kriging metamodel for the performance function and can also evaluate the accuracy of the calculated moments adjusting the approximation range. Numerical examples show the proposed method can approximate the moments accurately with the less function evaluations and evaluate the accuracy of the calculated moments.
Gradually engineering designers are determined based on computer simulations. Modeling of the computer simulation however is too expensive and time consuming in a complicate system. Thus, designers often use approximation models called metamodels, which represent approximately the relations between design and response variables. There arc general metamodels such as response surface model and kriging metamodel. Response surface model is easy to obtain and provides explicit function. but it is not suitable for highly nonlinear and large scaled problems. For complicate case, we may use kriging model that employs an interpolation scheme developed in the fields of spatial statistics and geostatistics. This class of into interpolating model has flexibility to model response data with multiple local extreme. In this study. metamodeling techniques are adopted to carry out the shape optimization of a funnel of Cathode Ray Tube. which finds the shape minimizing the local maximum principal stress Optimum designs using two metamodels are compared and proper metamodel is recommended based on this research.
A current trend of design methodologies is to make engineers objectify or automate the decision-making process. Numerical optimization is an example of such technologies. However, in numerical optimization, the uncertainties are uncontrollable to efficiently objectify or automate the process. To better manage these uncertainties, the Taguchi method, reliability-based optimization and robust optimization are being used. To obtain the target performance with the maximum robustness is the main functional requirement of a mechanical system. In this research, a design procedure for global robust optimization is developed based on the kriging and global optimization approaches. The DACE modeling, known as the one of Kriging interpolation, is introduced to obtain the surrogate approximation model of the function. Robustness is determined by the DACE model to reduce real function calculations. The simulated annealing algorithm of global optimization methods is adopted to determine the global robust design of a surrogated model. As the postprocess, the first order second-moment approximation method is applied to refine the robust optimum. The mathematical problems and the MEMS design problem are investigated to show the validity of the proposed method.
Johnbull, Onisoya;Abbassi, Bassim;Zytner, Richard G.
Environmental Engineering Research
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제24권1호
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pp.150-158
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2019
Soil contaminated with heavy metals from artisanal gold mining in Anka Local Government Area in Northwestern Nigeria was investigated to evaluate the human health risk as a result of heavy metals. Measured concentration of heavy metals and exposure parameters were used to estimate human carcinogenic and non-carcinogenic risk. GIS-based Kriging method was utilized to create a prediction maps of human health risks and probability maps of heavy metals concentrations exceeding their threshold limits. Hazard index calculation showed that 21 out of 23 locations are posing non-cancer risk for children. Adults and children are at high cancer risk in all locations as the total cancer risk exceeded $1{\times}10^{-6}$ (the lower limit CTR value). Kriging model showed that only a very small area in Anka has a hazard index of less than unity and cumulative target risk of less than $1{\times}10^{-4}$, indicating a significant carcinogenic and non-carcinogenic risks for children. The probability of heavy metals to exceed their threshold concentrations around the study area was also found to be high.
산악지역의 기상정보를 상세하고 적절히 제공하기 위해 산림청에서는 2012년부터 전국 주요 산악지역을 대상으로 산악기상관측망(Automatic Mountain Meteorology Observation Station, AMOS)을 구축하여, 2022년 현재 464개의 관측소가 운영되고 있다. 본 연구에서는 AMOS 지점 관측을 이용하여 우리나라 산림에 적합한 기온 격자자료를 산출하기 위해서, 기온감률 보정을 적용한 최적의 크리깅(kriging) 기법을 제안하고 그 가용성을 평가하였다. 우선 통계적 처리를 통해 AMOS 기온자료의 이상치를 제거하였고, 이 자료를 이용하여 경험 베리오그램(variogram)에 가장 근사하는 이론 베리오그램을 도출하여 최적화 크리깅을 수행하였다. 이 때 기온감률 보정(lapse rate correction)을 적용하여 산악지형의 고도 변이가 반영되는 500 m 해상도의 기온격자지도를 생성하였다. 공간적으로 치우치지 않은 검증샘플을 이용한 암맹평가를 통해 본 기법의 가용성을 평가한 결과, 0.899-0.953의 상관계수 및 0.933-1.230℃의 오차를 나타내 기온감률 보정을 적용하지 않은 정규크리깅에 비해 정확도가 다소 향상되었다. 또한 기온감률 크리깅은 우리나라 산림의 복잡지형을 잘 표현하여, 강원도 산간지역과 해안산림지역의 국지적인 변이 및 지리산·내장산과 그 주변 산림의 지형적 차이와 같은 미세한 지역특성을 살릴 수 있다는 것이 가장 큰 장점이라고 할 수 있다.
LMTT(Linear Motor-based Transfer Technology)는 항만 자동화를 위한 수평 이송 시스템이며, 셔틀카(shuttle car)와 격자구조의 레일에 부착된 스테이터 모듈(stator module)로 구성된 PMLSM(Permanent Magnetic Linear Synchronous Motor)에 의해 구동된다. 본 논문에서는 LMTT시스템에서 컨테이너 운반을 담당하는 셔틀카(shuttle car)를 구성하는 부품인 이동체(mover)의 경량화를 위하여 직교배열표 및 크리깅 방법을 이용하여 최적설계를 수행한다. 설계변수로는 가로빔, 세로빔, 휠빔의 두께를 제한조건 함수로는 안전율이 고려된 응력을 넘지 않도록 설정하였다. 목적함수로는 중량을 설정하였다. 본 연구에서 제시된 방법으로 구한 최적해는 크리깅 내삽법(Kriging interpolation)으로 알려진 DACE(Design and Analysis of Computer Experiments) 모델을 엑셀(Excel)로 수식화하고 구했으며, GENESIS를 이용하여 민감도기반 최적설계로 구해진 최적해와 비교 및 검토하였다.
높은 공간 해상도의 지상 자료와 상대적으로 저해상도인 원격탐사 자료의 통합을 통한 지표 환경 주제도 작성에서는 이러한 해상도의 차이를 반영한 통합 방법론이 필요하다. 이 연구에서는 상대적으로 저해상도인 원격탐사 자료와 지상 자료로부터 고해상도 주제도 작성과 관련된 다운스케일링을 위한 다중 스케일 지구통계학적 방법론을 적용하였다. 기존 정규 크리깅 시스템을 확장하여 포인트 자료로 간주할 수 있는 지상 자료와 블럭 자료로 간주할 수 있는 원격탐사 자료를 크리깅 시스템에 직접 포함하는 블럭 크리깅 방법론을 이용하였다. 부가적으로 다운스케일링에 따른 불확실성을 묘사하기 위해 블럭 크리깅 기반 시뮬레이션 기법도 함께 이용하였다. SRTM DEM과 MODIS 엽면적 지수 자료의 다운 스케일링 실험 연구를 통해 적용 기법의 적용성을 평가하였다. 두가지 실험 연구 결과, 적용 기법을 통해 효과적으로 상대적으로 고해상도 주제도 생성이 가능함을 확인하였으며, 특히 다중 시뮬레이션 결과는 다운 스케일링된 자료를 입력 자료로 사용하는 GIS 모델에 사용하여 모델 결과의 불확실성 분석에 효율적으로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
In this study, performance analysis and design optimization is carried out for a multi-rate spring brake system, which is used in a cable ride to stop the arriving passengers in safe and comfortable manner. Mathematical model for the spring is developed toward the objective of minimizing the impact at the arrival while satisfying the constraint of limited distance at the stop. Matlab code is utilized to examine parameters affecting the performance of the brake system. The results are validated by a commercial software RecurDyn. Kriging meta model is used to reduce the computational cost of the analysis. Optimization is conducted by RecurDyn, from which the design parameters are determined that minimizes the impact at the stop.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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