Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.10
no.6
s.52
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pp.93-102
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2006
Control input's saturation of active control devices for large structures under large external disturbances are often occurred. It is more difficult to obtain the exact values of mass and stiffness as structures are higher. The modelling errors between mathematical models and real structures must be also included as parameter uncertainties. Therefore, in active vibration control of civil engineering structures like buildings and bridges, the robust saturation controller design method considering both control input's saturation and parameter uncertainties of system is needed. In this paper, stabilities of linear optimal controller LQR, modified bang-bang controller, saturated sliding mode controller, and robust saturation controller among various controllers which have been studied and applied to active vibration control of buildings are investigated. Especially, unstable phenomena of the LQR, the modified bang-bang controller and the saturated sliding mode controller when the control input is saturated or parameter uncertainties exist are presented to show the necessity of the robust saturation controller. The robust stability of the robust saturation controller are shown through a numerical example of a 2DOF linear vibrating system and an experimental test of the two-story structure with an active mass damper (AMD).
Though the Grouting has been in use for a long time, it is still regarded as an technique rather than engineering. The study of ground improvement by grouting is rare especially in jointed rock mass. In this study, biaxial compression tests were performed in the jointed rock mass models with .ough surfBce joints assembled with blocks before and after grouting. The load-deformation curves of the jointed rock masses showed a non-linear relationship before grouting but showed a relatively linear deformaion behavior after grouting. Improvement ratio (deformation modulus after grouting/deformation modulus before grouting) decreased with increasing joint spacing and lateral stress. Improvement ratio decreased exponentially with increasing deformation modulus of the rock mass model before grouting. Three-dimensional FDM analysis was performed to a highway tunnel case using experimental data of grouted rock. The convergence of the tunnel predicted after grouting by the numerical modelling coincided with those attained from the field measurement.
The multi-slope MUSCL, proposed by T. Buffard and S. Clain, determines slopes of conserved variables at each edge of a cell in the linear reconstructions of data. In this study, the second order accurate numerical model was developed according to the multi-slope MUSCL to solve the shallow water equations on the unstructured grids. The HLLL scheme of approximate Riemann solvers was used to calculate fluxes. For the review of the applicability of the developed model, the results of the model were compared to the 'isolated building test' and the 'model city flooding experiment' conducted as part of the IMPACT (Investigation of extreMe flood Processes And unCerTainty) project in Europe. There were limitations to predict abrupt rising of water depths by the resistance of model buildings and water depths at the specific locations among the buildings. But they were identified as the same problems also revealed in results of the other models to the same experiment. On the more refined meshes to the 'model city flooding experiment' simulated results showed good agreement with measurements. It was verified that the developed model simulated well the complex phenomena such as a dam-break problem and the urban inundation by flash floods.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.24
no.3
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pp.329-335
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2011
The finite element method (FEM) has been used for various fields like mathematics and engineering. However, the FEM has a difficulty in describing the geometric shape exactly due to its property of piecewise linear discretization. Recently, however, a so-called isogeometric analysis method that uses the non-uniform rational B-spline(NURBS) basis function has been developed. The NURBS can be used to describe the geometry exactly and play a role of basis functions for the response analysis. Nevertheless, constructing the NURBS basis functions in analysis is as costly as a meshing process in the FEM. Since the isogeometric method shares geometric data with CAD, it is possible to intactly import the model data from commercial CAD tools. In this paper, we use the Rhinoceros 3D software to create CAD models and export in the form of STEP file. The information of knot vectors and control points in the NURBS is utilized in the isogeometric analysis. Through some numerical examples, the accuracy of isogeometric method is compared with that of FEM. Also, the efficiency of the isogeometric method that includes the CAD and CAE in a unified framework is verified.
Huang, Shuling;Pei, Qitao;Ding, Xiuli;Zhang, Yuting;Liu, Dengxue;He, Jun;Bian, Kang
Geomechanics and Engineering
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v.23
no.2
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pp.151-163
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2020
Grouting method is an effective way of reinforcing cracked rock masses and plugging water gushing. Current grouting diffusion models are generally developed for horizontal cracks, which is contradictory to the fact that the crack generally occurs in rock masses with irregular spatial distribution characteristics in real underground environments. To solve this problem, this study selected a cement-sodium silicate slurry (C-S slurry) generally used in engineering as a fast-curing grouting material and regarded the C-S slurry as a Bingham fluid with time-varying viscosity for analysis. Based on the theory of fluid mechanics, and by simultaneously considering the deadweight of slurry and characteristics of non-uniform spatial distribution of viscosity of fast-curing grouts, a theoretical model of slurry diffusion in an oblique crack in rock masses at constant grouting rate was established. Moreover, the viscosity and pressure distribution equations in the slurry diffusion zone were deduced, thus quantifying the relationship between grouting pressure, grouting time, and slurry diffusion distance. On this basis, by using a 3-d finite element program in multi-field coupled software Comsol, the numerical simulation results were compared with theoretical calculation values, further verifying the effectiveness of the theoretical model. In addition, through the analysis of two engineering case studies, the theoretical calculations and measured slurry diffusion radius were compared, to evaluate the application effects of the model in engineering practice. Finally, by using the established theoretical model, the influence of cracking in rock masses on the diffusion characteristics of slurry was analysed. The results demonstrate that the inclination angle of the crack in rock masses and azimuth angle of slurry diffusion affect slurry diffusion characteristics. More attention should be paid to the actual grouting process. The results can provide references for determining grouting parameters of fast-curing grouts in engineering practice.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.28
no.6
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pp.683-690
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2015
For demolition of offshore facilities, traditional methods such as jackhammer and explosive methods have been often used in construction industry. However, prohibitions for use of those methods are becoming more rigorous especially in environmentally and historically sensitive areas. It was also reported that the explosive demolition method on maritime bedrock can cause a disturbance of ecosystem. For those reasons, use of soundless chemical demolition agent(SCDA) is getting the spotlight. However, researches regarding the mechanical point of SCDA have seldom performed. There is no industrial standard for use of SCDA yet. In this study, a pilot experimental study in order to measure the required expansive pressure that could be generated from SCDA was conducted. Numerical models were developed in order to estimate the required expansive pressures of SCDA for initiating cracks depending on selected key parameters. Obtained results indicate that the required pressure does not decrease linearly as increasing the hole diameter, the number of holes, and the ratio of hole-distance to hole-diameter.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.33
no.3
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pp.171-178
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2020
In this study, we develop MPI-OpenMP hybrid parallelization for multibody peridynamic simulations. Peridynamics is suitable for analyzing complicated dynamic fractures and various discontinuities. However, compared with a conventional finite element method, nonlocal interactions in peridynamics cost more time and memory. In multibody peridynamic analysis, the costs increase due to the additional interactions that occur when computing the nonlocal contact and ghost interlayer models between adjacent bodies. The costs become excessive when further refinement and smaller time steps are required in cases of high-velocity impact fracturing or similar instances. Thus, high computational efficiency and performance can be achieved by parallelization and optimization of multibody peridynamic simulations. The analytical code is developed using an Intel Fortran MPI compiler and OpenMP in NURION of the KISTI HPC center and parallelized through MPI-OpenMP hybrid parallelization. Further parallelization is conducted by hybridizing with OpenMP threads in each MPI process. We also try to minimize communication operations by model-based decomposition of MPI processes. The numerical results for the impact fracturing of multiple bodies show that the computing performance improves significantly with MPI-OpenMP hybrid parallelization.
Kim, Min;Lee, Myung-Jun;Lee, Seong-Hyeon;Park, Sung-ho;Kong, Young-Joo;Woo, Seon-Keol;Kim, Hong-Rak;Kim, Kyung-Tae
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.29
no.3
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pp.233-240
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2018
Radar cross section (RCS) analysis of chaff clouds is essential for the accurate detection and tracking of missile targets using radar. For this purpose, we compare the performance of two existing methods of predicting RCS of chaff clouds. One method involves summing up the RCS values of individual chaffs in a cloud, while the other method predicts the RCS values using aerodynamic models based on the probability density function. In order to compare and analyze the two techniques more precisely, the RCS of a single chaff computer-aided design model consisting of a half wavelength dipole was calculated using the commercial electromagnetic numerical analysis software, FEKO 7.0, to estimate the RCS values of chaff clouds via simulation. Thus, we verified that our method using the probability density distribution model is capable of analyzing the RCS of chaff clouds more efficiently.
This study was conducted to investigate the causes that induce the T-shape cracks at the joints in the jointed concrete pavements(JCPs). The finite element models of JCP including dowel bars were developed and the stress distribution in the slab was investigated under environmental loads. To investigate the effect of dowel bars on the transverse stresses at the joints that induce the T-shape cracks, the slab curling behavior was analyzed with and without dowel bars. In addition, the stress concentration was investigated when the dowel bar was not installed at the mid-depth of the slab. The results of this study showed that the transverse stresses were not affected by the dowel bars if the dowel bars were installed at the mid-depth of the slab. However, if the dowel bars were not installed at the mid-depth, the transverse stresses were concentrated at the dowel bar locations when the slab curled. The stress concentration was dependent on the contact characteristics between the dowel bar and concrete, and was significantly large when the dowel bar not installed at the mid-depth was located far from the edge of the slab. Therefore, to mitigate T-shape cracking in JCP, dowel bars should be very carefully installed and leveled at the proper locations.
Lee, Gong Hee;Bang, Young Seok;Woo, Sweng Woong;Kim, Do Hyeong;Kang, Min Ku
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.37
no.12
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pp.1175-1183
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2013
Even if some CFD software developers and its users think that a state-of-the-art CFD software can be used to reasonably solve at least single-phase nuclear reactor safety problems, there remain limitations and uncertainties in the calculation result. From a regulatory perspective, the Korea Institute of Nuclear Safety (KINS) is presently conducting the performance assessment of commercial CFD software for nuclear reactor safety problems. In this study, to examine the prediction performance of commercial CFD software with the porous model in the analysis of the scale-down APR (Advanced Power Reactor Plus) internal flow, a simulation was conducted with the on-board numerical models in ANSYS CFX R.14 and FLUENT R.14. It was concluded that depending on the CFD software, the internal flow distribution of the scale-down APR was locally somewhat different. Although there was a limitation in estimating the prediction performance of the commercial CFD software owing to the limited amount of measured data, CFX R.14 showed more reasonable prediction results in comparison with FLUENT R.14. Meanwhile, owing to the difference in discretization methodology, FLUENT R.14 required more computational memory than CFX R.14 for the same grid system. Therefore, the CFD software suitable to the available computational resource should be selected for massively parallel computations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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