Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.17
no.1
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pp.71-76
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2008
Nonlinear dynamic system under random excitation was analyzed by using stochastic method. A linearization method was used in order to linearize non-linear structural characteristics but the parametric excitation was used as it was given. An equivalent energy method which equalizes the expectation value of energy of the original nonlinear system and that of quasi-linearized system was proposed. Ito's differential rule was applied to obtain steady state moments. Quasi-linearization coefficients can be obtained the iterative calculation of linearization scheme and steady state moments. Monte Carlo simulation was used to verify the results of the proposed method. Nonlinear vibration of a slender beam was analyzed in this research. The analysis results were compared with Monte Carlo simulation result and showed good agreement. As the spectral density of the given excitation increased, the analysis results showed the better agreement with Monte Carlo simulation.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.16
no.1
s.94
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pp.246-252
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1999
In this paper, the frequency response characteristics of the velocity controlled EHS system obtained by linear simulation method, nonlinear simulation method, and experimentation are compared one another, in order to verify propriety of the linearization method in case of analysis of hydraulic systems. The Bode diagrams are obtained by transforming time domain data of experimental results and nonlinear simulated ones with Fourier transform. The results of nonlinear simulation are more similar to the frequency response of the real systems than those of linear simulation. It is found that nonlinearity of hydraulic systems is mainly occurred from servo valve, and nonlinearity is increased as displacement of servo valve spool increases.
In this study, a nonlinear wave simulation code is developed using a higher-order spectral (HOS) method. The HOS method is very efficient because it can determine the solution of the boundary value problem using fast Fourier transform (FFT) without matrix operation. Based on the HOS order, the vertical velocity of the free surface boundary was estimated and applied to the nonlinear free surface boundary condition. Time integration was carried out using the fourth order Runge-Kutta method, which is known to be stable for nonlinear free-surface problems. Numerical stability against the aliasing effect was guaranteed by using the zero-padding method. In addition to simulating the initial wave field distribution, a nonlinear adjusted region for wave generation and a damping region for wave absorption were introduced for wave generation simulation. To validate the developed simulation code, the adjusted simulation was carried out and its results were compared to the eighth order Stokes theory. Long-time simulations were carried out on the irregular wave field distribution, and nonlinear wave propagation characteristics were observed from the results of the simulations. Nonlinear adjusted and damping regions were introduced to implement a numerical wave tank that successfully generated nonlinear regular waves. According to the variation in the mean wave steepness, irregular wave simulations were carried out in the numerical wave tank. The simulation results indicated an increase in the nonlinear interaction between the wave components, which was numerically verified as the mean wave steepness. The results of this study demonstrate that the HOS method is an accurate and efficient method for predicting the nonlinear interaction between waves, which increases with wave steepness.
Kim, Kyung-Cho;Jhang, Kyung-Young;Hisashi, Yamawaki
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.2
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pp.214-219
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2001
In this paper, the nonlinear behavior of ultrasonic wave in partially degraded material is considered. For this aim, FDM(finite difference method) model for the nonlinear wave equation was developed with the restriction to the 1-D longitudinal wave motion and how the partial degradation in material contributes to the detected nonlinear parameter was analyzed quantitatively. In order to verify the rightness of this simulation method, the relation between the detected nonlinear parameter and the continuous distribution of degradation obtained from simulation was compared with experiment results and the simulation and experiment results showed similar tendency. It can be known from simulation result that the degree of degradation, the range of degradation and the continuous distribution of degradation have strong correlation with the detected nonlinear parameter. As it was possible in these simulations that only special part is assumed as degraded one, the quantitative evaluation of partially degraded material may be obtained by using this method.
Katafygiotis, Lambros;Moan, Torgeir;Cheungt, Sai Hung
Structural Engineering and Mechanics
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v.25
no.3
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pp.347-363
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2007
A novel methodology, referred to as Auxiliary Domain Method (ADM), allowing for a very efficient solution of nonlinear reliability problems is presented. The target nonlinear failure domain is first populated by samples generated with the help of a Markov Chain. Based on these samples an auxiliary failure domain (AFD), corresponding to an auxiliary reliability problem, is introduced. The criteria for selecting the AFD are discussed. The emphasis in this paper is on the selection of the auxiliary linear failure domain in the case where the original nonlinear reliability problem involves multiple objectives rather than a single objective. Each reliability objective is assumed to correspond to a particular response quantity not exceeding a corresponding threshold. Once the AFD has been specified the method proceeds with a modified subset simulation procedure where the first step involves the direct simulation of samples in the AFD, rather than standard Monte Carlo simulation as required in standard subset simulation. While the method is applicable to general nonlinear reliability problems herein the focus is on the calculation of the probability of failure of nonlinear dynamical systems subjected to Gaussian random excitations. The method is demonstrated through such a numerical example involving two reliability objectives and a very large number of random variables. It is found that ADM is very efficient and offers drastic improvements over standard subset simulation, especially when one deals with low probability failure events.
A digital wave tank (DWT) simulation technique has been developed by authors to investigate the interactions of fully nonlinear waves with 3D marine structures. A finite-difference/volume method and a modified marker-and-cell (MAC) algorithm have been used, which are based on the Navier-Stokes (NS) and continuity equations. The fully nonlinear kinematic free-surface condition is implemented by the marker-density function (MDF) technique or the Level-Set (LS) technique developed for one or two fluid layers. In this paper, some applications for various engineering problems with free-surface are introduced and discussed. It includes numerical simulation of marine environments by simulation equipments, fully nonlinear wave motions around offshore structures, nonlinear ship waves, ship motions in waves and marine flow simulation with free-surface. From the presented simulations, it seems that the developed DWT simulation technique can handle various engineering problems with free-surface and reliably predict hydrodynamic features due to the fully-nonlinear wave motions interacting with such marine structures.
Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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1992.10a
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pp.6-6
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1992
This work deals with nonlinear least squares method for estimating unknown universial constants C in a computer simulation code real experimental data(or database) and computer simulation data. The best linear unbiased predictor based on a spatial statistical model is fitted from the computer simulation data. Then nonlinear least squares estimation method is applied to the real data using the fitted prediction model(or simulation predictor) as if it were the true simulation model. An application to the computational nuclear fusion device is presented.
A statistical method is described for estimation of the unknown constants in a theory using both of the computer simulation data and the real experimental data, The best linear unbiased predictor based on a spatial linear model is fitted from the computer simulation data alone. Then nonlinear least squares estimation method is applied to the real experimental data using the fitted prediction model as if it were the true simulation model. An application to the computational nuclear fusion devices is presented, where the nonlinear least squares estimates of four transport coefficients of the theoretical nuclear fusion model are obtained.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.11
no.1
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pp.597-605
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2019
This paper proposes a novel method for efficient prediction of joint distributions of heights and periods of nonlinear ocean waves. The proposed novel method utilizes a transformed linear simulation which is based on a Hermite transformation model where the transformation is chosen to be a monotonic cubic polynomial, calibrated such that the first four moments of the transformed model match the moments of the true process. This proposed novel method is utilized to predict the joint distributions of wave heights and periods of a sea state with the surface elevation data measured at the Gulfaks C platform in the North Sea, and the novel method's accuracy and efficiency are favorably validated by using comparisons with the results from an empirical joint distribution model, from a linear simulation model and from a second-order nonlinear simulation model.
This paper presents a fully three-dimensional numerical approach for analyzing deepwater drilling riser-conductor system vortex-induced vibrations (VIV) including nonlinear soil-structure interactions (SSI). The drilling riser-conductor system is modeled as a tensioned beam with linearly distributed tension and is solved by a fully implicit discretization scheme. The fluid field around the riser-conductor system is obtained by Finite-Analytic Navier-Stokes (FANS) code, which numerically solves the unsteady Navier-Stokes equations. The SSI is considered by modeling the lateral soil resistance force according to nonlinear p-y curves. Overset grid method is adopted to mesh the fluid domain. A partitioned fluid-structure interaction (FSI) method is achieved by communication between the fluid solver and riser motion solver. A riser-conductor system VIV simulation without SSI is firstly presented and served as a benchmark case for the subsequent simulations. Two SSI models based on a nonlinear p-y curve are then applied to the VIV simulations. Also, the effects of two key soil properties on the VIV simulations of riser-conductor systems are studied.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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