Offshore wind turbines are relatively complex structural and mechanical systems located in a highly demanding environment. In the present paper the fundamental aspects and the major issues related to the design of these special structures are outlined. Particularly, a systemic approach is proposed for a global design of such structures, in order to handle coherently their different parts: the decomposition of these structural systems, the required performance and the acting loads are all considered under this philosophy. According to this strategy, a proper numerical modeling requires the adoption of a suitable technique in order to organize the qualitative and quantitative assessments in various sub-problems, which can be solved by means of sub-models at different levels of detail, for both structural behavior and loads simulation. Specifically, numerical models are developed to assess the safety performances under aerodynamic and hydrodynamic actions. In order to face the problems of the actual design of a wind farm in the Mediterranean Sea, in this paper, three schemes of turbines support structures have been considered and compared: the mono pile, the tripod and the jacket support structure typologies.
This study examined the port expansion plan for the fishery port at the east coast of Korea, in accordance with permission conditions for coastal ports such as a limit on the cargo volume and passenger demand for the coastal tourism belt formation. The site was chosen as a municipal coastal port attracting the new ocean industry and building waterfront zone as a hub of new marine tourism. Two different numerical models (Swan and Bouss 2D) were used. Before applying to the target sea area, some numerical tests were conducted for the variation according to Bouss-2D's strong/weak and nonlinear technique compared to the irregular diffraction of semi-infinite breakwater with a theoretical solution. As a result, there was a difference in strong nonlinearity with breaking waves and it was necessary to experiment with a strong nonlinear analysis technique for the actual site. Two numerical models were applied to the fishery port site and the tranquility of some alternatives were analyzed. The numerical results show the most suitable plan was ALT-1, with satisfied harbor tranquility and reasonable economic sense. The extension of the east breakwater and enlarged turning basin of the F-Land plan have brought generally more stable harbor tranquility than the ALT-1. The result can be used as a reference for the port expansion plan in the future.
Finite element analysis is one of the most used tools for studying femoral neck fracture. Nerveless, consensus concerning either the choice of material characteristics, damage law and /or geometric models (linear on nonlinear) remains unreached. In this work, we propose a numerical quasi-brittle damage model to describe the behavior of the proximal femur associated with two methods to evaluate the Young modulus. Eight proximal femur finite elements models were constructed from CT scan data (4 donors: 3 women; 1 man). The numerical computations showed a good agreement between the numerical curves (load - displacement) and the experimental ones. A very encouraging result is obtained when a comparison is made between the computed fracture loads and the experimental ones ($R^2=0.825$, Relative error =6.49%). All specific numerical computation provided very fair qualitative matches with the fracture patterns for the sideway fall simulation. Finally, the comparative study based on 32 simulations adopting linear and nonlinear meshing led to the conclusion that the quantitatively results are improved when a nonlinear mesh is used.
Failure patterns of rock specimens represent valuable information about the mechanical properties and crack evolution mechanism of rock. Several kinds of research have been conducted regarding the failure mechanism of brittle material, however; the influence of brittleness on the failure mechanism of rock specimens has not been precisely considered. In the present study, experimental and numerical examinations have been made to evaluate the physical and mechanical phenomena associated with rock failure mechanisms through the uniaxial compression test. In the experimental part, Unconfined Compressive Strength (UCS) tests equipped with Acoustic Emission (AE) have been conducted on rock samples with three different brittleness. Then, the numerical models have been calibrated based on experimental test results for further investigation and comparing the micro-cracking process in experimental and numerical models. It can be perceived that the failure mode of specimens with high brittleness is tensile axial splitting, based on the experimental evidence of rock specimens with different brittleness. Also, the crack growth mechanism of the rock specimens with various brittleness using discrete element modeling in the numerical part suggested that the specimens with more brittleness contain more tensile fracture during the loading sequences.
Md Kamrul Hasan Ikbal;Dong Van Nguyen;Seokchul Kim;Dookie Kim
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.9
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pp.3472-3484
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2023
The objective of this research is to assess the seismic performance of different types of electrical cabinets in nuclear power plants. The cabinets under investigation are: (a) Case 1: a short single cabinet; (b) Case 2: a tall single cabinet; (c) Case 3: separated cabinets; and (d) Case 4: a combined cabinet with coupling effects. To accurately capture the real behavior of the cabinet, three-dimensional finite element models are developed using ANSYS with connection non-linearity. Frequency domain decomposition (FDD) is used to determine the dynamic properties of the cabinets from shaking table testing data, and these results are utilized to validate the numerical model. The close match between the experimental and numerical results obtained from the modal analysis demonstrates the accuracy of the numerical model. Subsequently, transient structural analysis is performed on the validated models to explore seismic performance. The results show that the acceleration response of the combined cabinet is lower than the single cabinet and the separated cabinet. This observation suggests that top anchors used to combine two different types of cabinets play a crucial role in assessing the efficiency and seismic resistance of electrical cabinets in a nuclear power plant.
Muhammad Saad Ifrahim;Abdul Jabbar Sangi;Shuaib H. Ahmad
Computers and Concrete
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v.31
no.6
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pp.527-536
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2023
Fiber Reinforced Polymer (FRP) bar has emerged as a viable and sustainable replacement to steel in reinforced concrete (RC) under severe corrosive environment. The behavior of concrete columns reinforced with FRP bars, spirals, and hoops is an ongoing area of research. In this study, 3D nonlinear numerical modelling of circular concrete columns reinforced with Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) bars and transversely confined with GFRP spirals were conducted using fracture-plastic model. The numerical models and experimental results are found to be in good agreement. The effectiveness of confinement was accessed through von-mises stresses, and it was found that the stresses in the concrete's core are higher with a 30 mm pitch (46 MPa) compared to a 60 mm pitch (36 MPa). The validated models are used to conduct parametric studies. In terms of axial load carrying capacity and member ductility, the effect of concrete strength, spiral pitch, and longitudinal reinforcement ratio are thoroughly investigated. The confinement effect and member ductility of a GFRP RC column increases as the spiral pitch decreases. It is also found that the confinement effect and member ductility decreased with increase in strength of concrete.
Slip factor is defined as an empirical factor being multiplied to theoretical energy transfer for the estimation of real work input of a centrifugal compressor. Researchers have tried to develop a simple empirical model, for a century, to predict a slip factor. However most these models were developed on the condition of design point assuming inviscid flow. So these models often fail to predict a correct slip factor at off-design condition. In this study, we summarized various slip factor models and compared these models with experimental and numerical data at off-design condition. As a result of this study, Wiesner's and Paeng and Chung's models are applicable for radial impeller, but all the models are not suitable for backswept impeller. Finally, the essential avenues for future study is discussed.
This paper presents a comparative study of a fully coupled, upwind, compressible Navier-Stokes code with three two-equation models and the Baldwin-Lomax algebraic model in predicting transonic/supersonic flow. The k-$\varepsilon$ turbulence model of Abe performed well in predicting the pressure distributions and the velocity profiles near the flow separation over the axisymmetric bump, even though there were some discrepancies with the experimental data in the shear-stress distributions. Additionally, it is noted that this model has y$\^$*/ in damping functions instead of y$\^$+/. The turbulence model of Abe and Wilcox showed better agreements in skin friction coefficient distribution with the experimental data than the other models did for a supersonic compression ramp problem. Wilcox's model seems to be more reliable than the other models in terms of numerical stability. The two-equation models revealed that the redevelopment of the boundary layer was somewhat slow downstream of the reattachment portion.
This study presents the development of predictive models for uplift capacity of suction caisson in clay using an artificial intelligence technique, extreme learning machine (ELM). Other artificial intelligence models like artificial neural network (ANN), support vector machine (SVM), relevance vector machine (RVM) models are also developed to compare the ELM model with above models and available numerical models in terms of different statistical criteria. A ranking system is presented to evaluate present models in identifying the 'best' model. Sensitivity analyses are made to identify important inputs contributing to the developed models.
As an extension of a previous work by the authors (Song and Esogbue, 2006), a new algorithm for automated modeling of nonstationary seasonal time series is presented in this paper. Issues relative to the methodology for building automatically seasonal time series models and periodic time series models are addressed. This is achieved by inspecting the trend, estimating the seasonality, determining the orders of the model, and estimating the parameters. As in our previous work, the major instruments used in the model identification process are correlograms of the modeling errors while the least square method is used for parameter estimation. We provide numerical illustrations of the performance of the new algorithms with respect to building both seasonal time series and periodic time series models. Additionally, we consider forecasting and exercise the models on some sample time series problems found in the literature as well as real life problems drawn from the retail industry. In each instance, the models are built automatically avoiding the necessity of any human intervention.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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