Xu, Xiang;Huang, Qiao;Ren, Yuan;Zhao, Dan-Yang;Yang, Juan
Smart Structures and Systems
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v.23
no.3
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pp.279-293
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2019
To ensure high quality data being used for data mining or feature extraction in the bridge structural health monitoring (SHM) system, a practical sensor fault diagnosis methodology has been developed based on the similarity of symmetric structure responses. First, the similarity of symmetric response is discussed using field monitoring data from different sensor types. All the sensors are initially paired and sensor faults are then detected pair by pair to achieve the multi-fault diagnosis of sensor systems. To resolve the coupling response issue between structural damage and sensor fault, the similarity for the target zone (where the studied sensor pair is located) is assessed to determine whether the localized structural damage or sensor fault results in the dissimilarity of the studied sensor pair. If the suspected sensor pair is detected with at least one sensor being faulty, field test could be implemented to support the regression analysis based on the monitoring and field test data for sensor fault isolation and reconstruction. Finally, a case study is adopted to demonstrate the effectiveness of the proposed methodology. As a result, Dasarathy's information fusion model is adopted for multi-sensor information fusion. Euclidean distance is selected as the index to assess the similarity. In conclusion, the proposed method is practical for actual engineering which ensures the reliability of further analysis based on monitoring data.
Dey, Swarnadip;Saha, Kaushik;Acharya, Pooja;Roy, Shovan;Banik, Atul K.
Ocean Systems Engineering
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v.8
no.4
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pp.441-459
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2018
A coupled dynamic analysis of a semisubmersible-type FOWT has been carried out in time domain under the combined action of irregular wave and turbulent wind represented respectively by JONSWAP spectrum and Kaimal spectrum. To account for the turbine-floater motion coupling in a more realistic way, the wind turbulence has been incorporated into the calculation of aerodynamic loads. The platform model was referred from the DeepCwind project and the turbine considered here was the NREL 5MW Baseline. To account for the operationality of the turbine, two different environmental conditions (operational and survival) have been considered and the aerodynamic effect of turbine-rotation on actual responses of the FOWT has been studied. Higher mean offsets in surge and pitch responses were obtained under the operational condition as compared to the survival condition. The mooring line tensions were also observed to be sensitive to the rotation of turbine due to the turbulence of wind and overestimated responses were found when the constant wind was considered in the analysis. Additionally, a special analysis case of sudden shutdown of the turbine has also been considered to study the swift modification of responses and tension in the mooring cables.
A heart simulator, UT-Heart, is a finite element model of the human heart that can reproduce all the fundamental activities of the working heart, including propagation of excitation, contraction, and relaxation and generation of blood pressure and blood flow, based on the molecular aspects of the cardiac electrophysiology and excitation-contraction coupling. In this paper, we present a brief review of the practical use of UT-Heart. As an example, we focus on its application for predicting the effect of cardiac resynchronization therapy (CRT) and evaluating the proarrhythmic risk of drugs. Patient-specific, multiscale heart simulation successfully predicted the response to CRT by reproducing the complex pathophysiology of the heart. A proarrhythmic risk assessment system combining in vitro channel assays and in silico simulation of cardiac electrophysiology using UT-Heart successfully predicted drug-induced arrhythmogenic risk. The assessment system was found to be reliable and efficient. We also developed a comprehensive hazard map on the various combinations of ion channel inhibitors. This in silico electrocardiogram database (now freely available at http://ut-heart.com/) can facilitate proarrhythmic risk assessment without the need to perform computationally expensive heart simulation. Based on these results, we conclude that the heart simulator, UT-Heart, could be a useful tool in clinical medicine and drug discovery.
With the development of media and computer, Motion Capture system, recently used in the entertainment and computer graphics, is emerging as a new recording method. Motion Capture is a system that records time-varying position of sensors which are attached to a objects and translates it to 3-D coordinate on computer. The motion of object displays the time-varying positions of each sensors that are graphed, or the line connected man-shaped model's movements on the computer monitor. And by adding computer graphic character to it, the various angled images, which are difficult to be perceived on the stage, can be easily recorded. Recently in Japan, Motion Capture system is being actively studied in order to use it in recording and preserving the intangible cultural assets of dance and art. Especially, Warabiza in Tazawako art village at Akita plays the leading role in this area through the project to symbolize and establish the archive of cultural dance, further, Ritsumeikan Univ. is develops the system for coupling the motion capture system to Labanotation. This article introduces the motion capture and it's related studies in Japan, which are being actively studied as a new recording method of intangible cultural assets.
This paper proposes a new numerical approach to model geocell reinforced soils, where the geocell is described as membrane elements and the complex interaction between geocell and soil is realized by coupling their degrees of freedom. The effectiveness and robustness of this approach are demonstrated using two examples, i.e., a geocell-reinforced foundation and a large scale retaining wall project. The first example validates the approach against established solutions through a comprehensive parametrical study to understand the influence of geocell on the improvement of bearing capacity of foundations. The study results show that reducing the geocell pocket size has a strong effect on improving the bearing capacity. In addition, when the aspect ratio maintains the same value, the bearing capacity improvement with increasing geocell height is insignificant. Comparing with the field monitoring and measurement in the project, the second example investigates the application of the approach to practical engineering projects. This paper provides a practically feasible and efficient modelling approach, where no explicit interface or contact is required. This allows geocell reinforced soils in large scale project can be effectively modelled where the mechanism for complex geocell-soil interaction can be explicitly observed.
The existing piezoelectric spherical transducers with fixed prescribed dynamic characteristics limit their application in scenarios with multi-frequency or frequency variation requirement. To address this issue, this work proposes an improved design of piezoelectric spherical transducers using the resistance tuning method. Two piezoceramic shells are the functional elements with one for actuation and the other for tuning through the variation of load resistance. The theoretical model of the proposed design is given based on our previous work. The effects of the resistance, the middle surface radius and the thickness of the epoxy adhesive layer on the dynamic characteristics of the transducer are explored by numerical analysis. The numerical results show that the multi-frequency characteristics of the transducer can be obtained by tuning the resistance, and its electromechanical coupling coefficient can be optimized by a matching resistance. The proposed design and derived theoretical solution are validated by comparing with the literature given special examples as well as an experimental study. The present study demonstrates the feasibility of using the proposed design to realize the multi-frequency characteristics, which is helpful to improve the performance of piezoelectric spherical transducers used in underwater acoustic detection, hydrophones, and the spherical smart aggregate (SSA) used in civil structural health monitoring, enhancing their operation at the multiple working frequencies to meet different application requirements.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.9
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pp.4484-4501
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2019
In this paper, we put forward a delay-aware secure maximum distance separable (MDS) coded caching scheme to resist the eavesdropping attacks for device-to-device (D2D) content sharing by combining MDS coding with distributed caching. In particular, we define the average system delay to show the potential coupling of delay-content awareness, and learn the secure constraints to ensure that randomly distributed eavesdroppers cannot obtain enough encoded packets to recover their desired contents. Accordingly, we model such a caching problem as an optimization problem to minimize the average system delay with secure constraints and simplify it to its convex relaxation. Then we develop a delay-aware secure MDS coded caching algorithm to obtain the optimal caching policy. Extensive numerical results are provided to demonstrate the excellent performance of our proposed algorithm. Compared with the random coded caching scheme, uniform coded caching scheme and popularity based coded caching scheme, our proposed scheme has 3.7%, 3.3% and 0.7% performance gains, respectively.
Since the introduction of RNA sequencing (RNA-seq) as a high-throughput mRNA expression analysis tool, this procedure has been increasingly implemented to identify cell-level transcriptome changes in a myriad of model systems. However, early methods processed cell samples in bulk, and therefore the unique transcriptomic patterns of individual cells would be lost due to data averaging. Nonetheless, the recent and continuous development of new single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) toolkits has enabled researchers to compare transcriptomes at a single-cell resolution, thus facilitating the analysis of individual cellular features and a deeper understanding of cellular functions. Nonetheless, the rapid evolution of high throughput single-cell "omics" tools has created the need for effective hypothesis verification strategies. Particularly, this issue could be addressed by coupling cell engineering techniques with single-cell sequencing. This approach has been successfully employed to gain further insights into disease pathogenesis and the dynamics of differentiation trajectories. Therefore, this review will discuss the current status of cell engineering toolkits and their contributions to single-cell and genome-wide data collection and analyses.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.13
no.1
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pp.718-733
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2021
A prediction method, based on the Morison equation as well as Froude-Krylov formula, is presented to simulate the loads acting on the columns and caissons of the semi-submersible platform induced by Internal Solitary Wave (ISW) respectively. Combined with the experimental results, empirical formulas of the drag and inertia coefficients in Morison equation can be determined as a function of the Keulegan-Carpenter (KC) number, Reynolds number (Re) and upper layer depth h1/h respectively. The experimental and calculated results are compared. And a good agreement is observed, which proves that the present prediction method can be used for analyzing the ISW-forces on the semi-submersible platform. Moreover, the results also demonstrate the layer thickness ratio has a significant effect upon the maximum horizontal forces on the columns and caissons, but both minimum horizontal and vertical forces are scarcely affected. In addition, the incoming wave directions may also contribute greatly to the values of horizontal forces exerted on the caissons, which can be ignored in the vertical force analysis.
In this study, the dynamic interaction between an Arctic Spar and drifting level ice is examined in time domain using the newly developed ice-hull-mooring coupled dynamics program. The in-house program, CHARM3D, which is the hull-riser-mooring coupled dynamic simulator is extended by coupling with the open-source discrete element method (DEM) simulator, LIGGGHTS. In the LIGGGHTS module, the parallel-bonding method is implemented to model the level ice using an assembly of multiple bonded spherical particles. As a case study, a spread-moored Artic Spar platform, whose hull surface near waterline is the inverted conical shape, is chosen. To determine the breaking-related DEM parameter (the critical bonding strength), the four-point numerical bending test is used. A series of numerical simulations is systematically performed under the various ice conditions including ice drift velocity, flexural strength, and thickness. Then, the effects of these parameters on the ice force, platform motions, and mooring tensions are discussed. The simulations reveal various features of dynamic interactions between the drifting ice and moored platform for various ice conditions including the novel synchronous resonance at low ice speed. The newly developed simulator is promising and can repeatedly be used for the future design and analysis including ice-floater-mooring coupled dynamics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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