Muzamal Hussain;Saima Akram;Mohamed A. Khadimallah;Madeeha Tahir;Shabir Ahmad;Mohammed Alsaigh;Abdelouahed Tounsi
Steel and Composite Structures
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v.48
no.6
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pp.611-623
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2023
This work considered an optimal control formulation in the sense of Caputo derivatives. The optimality of the fractional optimal control problem. The tumor immune interaction in fractional form provides an excellent tool for the description of memory and hereditary properties of inter and intra cells. So the interaction between effector-cells, tumor cells and are modeled by using the definition of Caputo fractional order derivative that provides the system with long-time memory and gives extra degree of freedom. In addiltion, existence and local stability of fixed points are investigated for discrete model. Moreover, in order to achieve more efficient computational results of fractional-order system, a discretization process is performed to obtain its discrete counterpart. Our technique likewise allows the advancement of results, such as return time to baseline that are unrealistic with current model solvers.
Rock is a heterogeneous material, which introduces complexity in the analysis of rock slopes, since both the existing discontinuities within the rock mass and the intact rock contribute to the degradation of strength. Rock failure is often catastrophic due to the brittle nature of the material, involving the sliding along structural planes and the fracturing of rock bridge. This paper proposes an advanced discretization method of rock mass based on block theory. An in-house software, GeoSMA-3D, has been developed to generate the discrete fracture network (DFN) model, considering both measured and artificial joints. Measured joints are obtained from the photogrammetry analysis on the excavation face. Statistical tools then facilitate to derive artificial joints within the rock mass. Key blocks are searched to provide guidance on potential reinforcement measures. The discretized blocky system is subsequently implemented into a discontinuous deformation analysis (DDA) code. Strength reduction technique is employed to analyze the stability of the slope, where the factor of safety can be obtained once excessive deformation of slope profile is observed. The combined analysis approach also provides the failure mode, which can be used to guide the choice of strengthening strategy if needed. Finally, an illustrated example is presented for the analysis of a rock slope of 20 m height inclined at $60^{\circ}$ using combined GeoSMA-3D and DDA calculation.
This paper deals with the space-time finite element analysis of two-dimensional vibration problem with a single variable. The method of space-time finite elements enables the simpler solution than the usual finite element analysis with discretization in space only. We present a discretization technique in which finite element approximations are used in time and space simultaneously for a relatively large time period. The weighted residual process is used to formulate a finite element method for a space-time domain. A stability problem is described and some investigations for chosen type of rectangular space-time finite elements are carried out. Instability is caused by a too large time step of successive time steps in the traditional time-dependent problems. It has been shown that the numerical stability of time-stepping on the larger time steps is quite good. The unstructured space-time finite element not only overcomes the shortcomings of the stability in the traditional numerical methods, but it is also endowed with the features of an effective computational technique. Some numerical examples have been presented to illustrate the efficiency of the described method.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2004.10a
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pp.75-78
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2004
A mesh generation algorithm adapted to the mesh density map using the Delaunay mesh generation technique is developed. In the finite element analyses of the forging processes, the numerical error increases as the process goes on because of discrete property of the finite elements or severe distortion of elements. Especially, in the region where stresses and strains are concentrated, the numerical discretization error will be highly increased. However, it is too time consuming to use a uniformly fine mesh in the whole domain to reduce the expected numerical error. Therefore, it is necessary to construct locally refined mesh at the region where the error is concentrated such as at the die corner. In this study, the point insertion algorithm is used and the mesh size is controlled by moving nodes to optimized positions according to a mesh density map constructed with a posteriori error estimation. An optimization technique is adopted to obtain a good position of nodes. And optimized smoothing techniques are also adopted to have smooth distribution of the mesh and improve the mesh element quality.
In this paper, a stabilized large eddy simulation technique is developed to predict turbulent flow with high Reynolds number. Streamline Upwind Petrov-Galerkin (SUPG) stabilized method and three-step technique are both implemented for the finite element formulation of Smagorinsky sub-grid scale (SGS) model. Temporal discretization is performed using three-step technique with viscous term treated implicitly. And the pressure is computed from Poisson equation derived from the incompressible condition. Then two numerical examples of turbulent flow with high Reynolds number are discussed. One is lid driven flow at Re = $10^5$ in a triangular cavity, the other is turbulent flow past a square cylinder at Re = 22000. Results show that the present technique can effectively suppress the instabilities of turbulent flow caused by traditional FEM and well predict the unsteady flow even with coarse mesh.
A preconditioning technique is presented for a simultaneous solution to wind-membrane interaction. In the simultaneous equations, a linear elastic model was employed to deal with the fluid-structure data transfer at the interface. A Lagrange multiplier was introduced to impose the specified boundary conditions at the interface and strongly coupled simultaneous equations are derived after space and time discretization. An initial linear elastic model preconditioner and modified one were derived by treating the linearized elastic model equation as a saddle point problem, respectively. Accordingly, initial and modified fluid-structure interaction (FSI) preconditioner for the simultaneous equations were derived based on the initial and modified linear elastic model preconditioners, respectively. Wind-membrane interaction analysis by the proposed preconditioners, for two and three dimensional membranous structures respectively, was performed. Comparison was made between the performance of initial and modified preconditioners by comparing parameters such as iteration numbers, relative residuals and convergence in FSI computation. The results show that the proposed preconditioning technique greatly improves calculation accuracy and efficiency. The priority of the modified FSI preconditioner is verified. The proposed preconditioning technique provides an efficient solution procedure and paves the way for practical application of simultaneous solution for wind-structure interaction computation.
In this study a truss model is used for the geometrically nonlinear static and dynamic analysis of a thin shallow arch subject to snap-through. Thanks to the very simple geometry of a truss, the equilibrium conditions can be easily written and the global stiffness matrix can be easily updated with respect to the deformed structure, within each step of the analysis. A very coarse discretization is applied; so, in a very simple way, the high frequency modes are suppressed from the beginning and there is no need to develop a complicated reduced-order technique. Two short computer programs have been developed for the geometrically nonlinear static analysis by displacement control of a plane truss model of a structure as well as for its dynamic analysis by the step-by-step time integration algorithm of trapezoidal rule, combined with a predictor-corrector technique. These two short, fully documented computer programs are applied on the geometrically nonlinear static and dynamic analysis of a specific thin shallow arch subject to snap-through.
The kalman filter which has good estimating capabilities by means of the recursive computation from the previously known of obtained data is usually used for the system estimation in the case of not being directly measurable. The best estimating technique is still open issues on the PWR reactor control system to increase operating contingencies and to predict the safety margins for safer reactor operation. This paper addressed its estimating technique using kalman filter for the more flexible reactor control and showed the reasonable approach for discretization of the continuos-time system for reduction of computation errors.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2000.11a
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pp.674-679
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2000
This research is concerned with the modeling technique and active vibration controller design for slewing smart structures. When cantilever beam rotates about axes perpendicular to the undeformed beam's longitudinal axis, it experiences inertial loading. Hence, the beam vibrates from the initial stage of slewing, In this paper, the analytical model for a single slewing flexible beam with surface bonded piezoelectric sensor and actuator is developed using the Hamilton's principle with discretization by the assumed mode method. It is found from experiments that the theoretical model lacks the frictional effect. The frictional effect is incorporated into the equations of motion by employing the coupling factor. Theoretical and experimental results show problems arising in modeling and controller design.
In the h-version of F.E.M., all piecewisely smooth curved boundaries can be approximated by a sufficient number of straight-sided elements. However, in the p-version the size of the element is usually large and hence the probability of distortions is more. An attempt has been made to generate a curved boundary by using a transfinite interpolation technique to avoid the discretization errors. In the following sections, it will be shown how to construct transfinite interpolants both in h-version and in p-version over polygonal and nonpolygonal regions. Three numerical tests are shown to validate the applicability and superior capability of transfinite interpolation technique.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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