The dynamic response of two-dimensional unbounded domain on the rigid bedrock in the time domain is numerically obtained. It is realized by the modified scaled boundary finite element method (SBFEM) in which the original scaling center is replaced by a scaling line. The formulation bases on expanding dynamic stiffness by using the continued fraction approach. The solution converges rapidly over the whole time range along with the order of the continued fraction increases. In addition, the method is suitable for large scale systems. The numerical method is employed which is a combination of the time domain SBFEM for far field and the finite element method used for near field. By using the continued fraction solution and introducing auxiliary variables, the equation of motion of unbounded domain is built. Applying the spectral shifting technique, the virtual modes of motion equation are eliminated. Standard procedure in structural dynamic is directly applicable for time domain problem. Since the coefficient matrixes of equation are banded and symmetric, the equation can be solved efficiently by using the direct time domain integration method. Numerical examples demonstrate the increased robustness, accuracy and superiority of the proposed method. The suitability of proposed method for time domain simulations of complex systems is also demonstrated.
A time domain method is presented for soil-structure interaction analysis under seismic excitations. It is based on the finite element formulation incorporating infinite elements for the far field soil region. Equivalent earthquake input forces are calculated based on the free field responses along the interface between the near and far field soil regions utilizing the fixed exterior boundary method in the frequency domain. Then, the input forces are transformed into the time domain by using inverse Fourier transform. The dynamic stiffness matrices of the far field soil region formulated using the analytical frequency-dependent infinite elements in the frequency domain can be easily transformed into the corresponding matrices in the time domain. Hence, the response can be analytically computed in the time domain. A recursive procedure is proposed to compute the interaction forces along the interface and the responses of the soil-structure system in the time domain. Earthquake response analyses have been carried out on a multi-layered half-space and a tunnel embedded in a layered half-space with the assumption of the linearity of the near and far field soil region, and results are compared with those obtained by the conventional method in the frequency domain.
본 논문에서는 영역분할법을 이용한 2차원 유한차분시간영역법을 제안하였다. 영역분할법은 전체 해석구조를 분할하여 해석하는 수치해석방법으로 본 논문에서는 영역분할법 중 Schur complement 방법을 적용한 유한차분 시간영역법을 구현하고 시뮬레이션 모델로 2차원 해석구조를 설정하고 사각형의 도체에 입사하는 전자파의 산란특성을 해석하였다. 2차원 해석구조를 4개의 영역과 8개의 영역으로 각각 나누어 전자파특성을 계산하였고, 제안한 해석방법의 유효함을 입증하기 위해 일반적인 전체영역에 대한 2차원 유한차분 시간영역법의 해석결과와 비교하여 잘 일치하는 것을 확인하였다.
콘크리트 비파괴 검사를 위하여 배면공동모형과 교량공동모형에 대하여 시간영역 탐사와 주파수영역 탐사를 실시하였다. 시간영역 탐사는 초동주시 역산법을 이용하여 토모그래피를 작성하여 공동의 여부를 해석하였다. 주파수영역 탐사는 시간영역 기록을 푸리에 변환에 의한 주파수영역에서의 최대 주파수를 분석하여 해석하였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제15권5호
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pp.1610-1629
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2021
Failures frequently occurred in manufacturing machines due to complex and changeable manufacturing environments, increasing the downtime and maintenance costs. This manuscript develops a novel deep learning-based method named Multi-Domain Convolutional Neural Network (MDCNN) to deal with this challenging task with vibration signals. The proposed MDCNN consists of time-domain, frequency-domain, and statistical-domain feature channels. The Time-domain channel is to model the hidden patterns of signals in the time domain. The frequency-domain channel uses Discrete Wavelet Transformation (DWT) to obtain the rich feature representations of signals in the frequency domain. The statistic-domain channel contains six statistical variables, which is to reflect the signals' macro statistical-domain features, respectively. Firstly, in the proposed MDCNN, time-domain and frequency-domain channels are processed by CNN individually with various filters. Secondly, the CNN extracted features from time, and frequency domains are merged as time-frequency features. Lastly, time-frequency domain features are fused with six statistical variables as the comprehensive features for identifying the fault. Thereby, the proposed method could make full use of those three domain-features for fault diagnosis while keeping high distinguishability due to CNN's utilization. The authors designed massive experiments with 10-folder cross-validation technology to validate the proposed method's effectiveness on the CWRU bearing data set. The experimental results are calculated by ten-time averaged accuracy. They have confirmed that the proposed MDCNN could intelligently, accurately, and timely detect the fault under the complex manufacturing environments, whose accuracy is nearly 100%.
The main object of this study is to develop an accurate and convenient method for the response analysis of offshore structures in real sea states. A numerical procedure is described for predicting the motion responses and tension variations of the ISSC TLP in multi-directional irregular waves. The developed numerical approach in the frequency domain is based on acombination of the three dimensional source distribution method, the dynamic response analysis method, and the spectral analysis method. Frequency domain analysis in the multi-directional irregular waves is expanded to a time domain analysis by using a convolution integral after obtaining the impulse response by Fourier transformation. The results of the comparison between responses in the frequency and time domain confirmed the validity of the proposed approach.
In this work, a frequency domain method is tested numerically and experimentally to improve nonlinear model parameters using the frequency response function at the nonlinear element connected point of structure. This method extends the force-state mapping technique, which fits the nonlinear element forces with time domain response data, into frequency domain manipulations. The force-state mapping method in the time domain has limitations when applying to complex real structures because it needd a time domain lumped parameter model. On the other hand, the frequency domain method is relatively easily applicable to a complex real structure having nonlinear elements since it uses the frequency response function of each substurcture. Since this mehtod is performed in frequency domain, the number of equations required to identify the unknown parameters can be easily increased as many as it needed, just by not only varying excitation amplitude bot also selecting excitation frequency domain method has some advantages over the classical force-state mapping technique in the number of data points needed in curve fit and the sensitivity to response noise.
Linear and nonlinear time history analyses have been becoming more common in seismic analysis and design of structures with advances in computer technology and earthquake engineering. One of the most important issues for such analyses is the selection of appropriate acceleration time histories and matching these histories to a code design acceleration spectrum. In literature, there are three sources of acceleration time histories: artificial records, synthetic records obtained from seismological models and accelerograms recorded in real earthquakes. Because of the increase of the number of strong ground motion database, using and scaling real earthquake records for seismic analysis has been becoming one of the most popular research issues in earthquake engineering. In general, two methods are used for scaling actual earthquake records: scaling in time domain and frequency domain. The objective of this study is twofold: the first is to discuss and summarize basic methodologies and criteria for selecting and scaling ground motion time histories. The second is to analyze scaling results of time domain method according to ASCE 7-05 and Eurocode 8 (1998-1:2004) criteria. Differences between time domain method and frequency domain method are mentioned briefly. The time domain scaling procedure is utilized to scale the available real records obtained from near fault motions and far fault motions to match the proposed elastic design acceleration spectrum given in the Eurocode 8. Why the time domain method is preferred in this study is stated. The best fitted ground motion time histories are selected and these histories are analyzed according to Eurocode 8 (1998-1:2004) and ASCE 7-05 criteria. Also, characteristics of both near fault ground motions and far fault ground motions are presented by the help of figures. Hence, we can compare the effects of near fault ground motions on structures with far fault ground motions' effects.
Jie Xu;Chongyang Liu;Xingzhi Huang;Yaolei Zhang;Haibo Zhou;Hehuan Lian
Steel and Composite Structures
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제46권3호
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pp.435-449
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2023
Time domain method and frequency domain method are commonly used in the current fatigue life calculation theory. The time domain method has complicated procedures and needs a large amount of calculation, while the frequency domain method has poor applicability to different materials and different spectrum, and improper selection of spectrum model will lead to large errors. Considering that artificial neural network has strong ability of nonlinear mapping and generalization, this paper applied this technique to random fatigue life prediction, and the effect of average stress was taken into account, thereby achieving more accurate prediction result of random fatigue life.
한국지진공학회 1999년도 추계 학술발표회 논문집 Proceedings of EESK Conference-Fall
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pp.107-112
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1999
This paper presents a time domain method for soil-structure interaction analysis for seismic loadings. It is based on the finite element formulation incorporating analytical frequency-dependent infinite elements for the far-field soil. The dynamic stiffness matrices of the far-field region formulated in frequency domain using the present method can be easily transformed into the corresponding matrices in time domain. Hence the response can be analytical computed in time domain. Example analysis has been carried out to verify the present method for an embedded block in a multi-layered half-space. The present methods can be easily extended to the nonlinear analysis since the response analysis is carried out in time domain.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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