Kim, Seo-Hyeon;Yu, Seong-Jae;Moon Sang-Jun;Kim, San
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.21
no.9
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pp.110-116
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2022
As the spread of COVID-19 continues, cleanliness and quarantine are emphasized in daily life. If foreign substances enter through the shoe sole when using public facilities, cleanliness may deteriorate and various infections may occur. To prevent this, shoe sole cleaners that filter out foreign substances have been developed. In this study, a design that satisfies structural safety was presented by selecting a new material and updating the design parameter to reduce the weight of the shoe sole cleaner. To evaluate the structural safety, a finite element analysis under selected design loads was performed. Through design improvement and stress analysis, a model that was approximately 85% lighter than the existing model was developed.
Seungin Oh ;Hyunwoo Baek ;Kang-Heon Lee ;Dae-Sic Jang;Jihyun Jun ;Jin-Gyun Kim
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.7
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pp.2642-2649
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2023
A real-time unmeasured dynamic response prediction process for the nuclear power plant pressure pipeline is proposed and its performance is tested in the test-loop system (KAERI). The aim of the process is to predict unmeasurable or unreachable dynamic responses such as acceleration, velocity, and displacement by using a limited amount of directly measured physical responses. It is achieved by combining a well-constructed finite element model and robust inverse force identification algorithm. The pressure pipeline system is described by using the displacement-pressure vibro-acoustic formulation to consider fully filled liquid effect inside the pipeline structure. A robust multiphysics modal projection technique is employed for the real-time sensor synchronized prediction. The inverse force identification method is also derived and employed by using Bathe's time integration method to identify the full-field responses of the target system from the modal domain computation. To validate the performance of the proposed process, an experimental test is extensively performed on the nuclear power plant pressure pipeline test-loop under operation conditions. The results show that the proposed identification process could well estimate the unmeasured acceleration in both frequency and time domain faster than 32,768 samples per sec.
In this paper, it is aimed to present a comparative study about the structural behavior of tall buildings consisting of different type of materials such as concrete, steel or timber using finite element analyses and experimental measurements on shaking table. For this purpose, two 1/60 scaled 28 and 30-stories wooden building models with $40{\times}40cm$ and $35{\times}35cm$ ground/floor area and 1.45 m-1.55 m total height are built in laboratory condition. Considering the frequency range, mode shapes, maximum displacements and relative story drifts for structural models as well as acceleration, displacement and weight limits for shaking table, to obtain the typical building response as soon as possible, balsa is selected as a material property, and additional masses are bonded to some floors. Finite element models of the building models are constituted in SAP2000 program. According to the main purposes of earthquake resistant design, three different earthquake records are used to simulate the weak, medium and strong ground motions. The displacement and acceleration time-histories are obtained for all earthquake records at the top of building models. To validate the numerical results, shaking table tests are performed. The selected earthquake records are applied to first mode (lateral) direction, and the responses are recorded by sensitive accelerometers. Comparisons between the numerical and experimental results show that shaking table tests are enough to identify the structural response of wooden buildings. Considering 20%, 10% and 5% damping rations, differences are obtained within the range 4.03-26.16%, 3.91-65.51% and 6.31-66.49% for acceleration, velocity and displacements in Model-1, respectively. Also, these differences are obtained as 0.49-31.15%, 6.03-6.66% and 16.97-66.41% for Model-2, respectively. It is thought that these differences are caused by anisotropic structural characteristic of the material due to changes in directions parallel and perpendicular to fibers, and should be minimized using the model updating procedure.
Cold-formed steel (CFS) sections are becoming an increasingly popular solution for constructing floors in residential, healthcare and education buildings. Their reduced weight, however, makes them prone to excessive vibrations, increasing the need for accurate prediction of CFS floor modal properties. By combining experimental modal analysis of a full-scale CFS framed building and its floors and their numerical finite element (FE) modelling this paper demonstrates that the existing methods (based on the best engineering judgement) for predicting CFS floor modal properties are unreliable. They can yield over 40% difference between the predicted and measured natural frequencies for important modes of vibration. This is because the methods were adopted from other floor types (e.g., timber or standard steel-concrete composite floors) and do not take into account specific features of CFS floors. Using the adjusted and then updated FE model, featuring semi-rigid connections led to markedly improved results. The first four measured and calculated CFS floor natural frequencies matched exactly and all relevant modal assurance criterion (MAC) values were above 90%. The introduction of flexible supports and more realistic modelling of the floor boundary conditions, as well as non-structural $fa{\c{c}}ade$ walls, proved to be crucial in the development of the new more successful modelling strategy. The process used to develop 10 identified and experimentally verified FE modelling parameters is based on published information and parameter adjustment resulting from FE model updating. This can be utilised for future design of similar lightweight steel floors in prefabricated buildings when checking their vibration serviceability, likely to be their governing design criterion.
This paper presents a novel method based on sensitivity of structural response for identifying both the system parameters and input excitation force of a bridge. This method, referred to as "Adjoint Variable Method", is a sensitivity-based finite element model updating method. The computational cost of sensitivity analyses is the main concern associated with damage detection by these methods. The main advantage of proposed method is inclusion of an analytical method to augment the accuracy and speed of the solution. The reliable performance of the method to precisely indentify the location and intensity of all types of predetermined single, multiple and random damages over the whole domain of moving vehicle speed is shown. A comparison study is also carried out to demonstrate the relative effectiveness and upgraded performance of the proposed method in comparison to the similar ordinary sensitivity analysis methods. Moreover, various sources of error including the effects of noise and primary errors on the numerical stability of the proposed method are discussed.
Rincon, Luis F.;Viviescas, Alvaro;Osorio, Edison;Riveros-Jerez, Carlos A.;Lozano-Galant, Jose Antonio
Computers and Concrete
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v.28
no.5
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pp.487-495
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2021
The use of prestressed concrete box girder bridges built by segmentally balanced cantilevers has bloomed in the last decades due to its significant structural and construction advantages in complex topographies. In Colombia, this typology is the most common solution for structures with spans ranging of 80-200 m. Despite its popularity, excessive deflections in bridges worldwide evidenced that time-dependent effects were underestimated. This problem has led to the constant updating of the creep and shrinkage models in international code standards. Differences observed between design processes of box girder bridges of the Colombian code and Eurocode, led to the need for a validation of in-service status of these structures. This study analyzes the long-term behavior of the Tablazo bridge with data scarcity. The measured leveling of this structure is compared with a finite-element model that consider the most widely used creep and shrinkage models in the literature. Finally, an adjusted model evidence excessive deflection on the bridge after six years. Monitoring of this bridge typology in Colombia and updating of the current design code is recommended.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.11a
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pp.195-200
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2007
System identification of real-scale structure is performed using forced vibration test. There exist various techniques available for identifying the dynamic characteristis of structures using dynamic and static measurements. In this study, The finite element(FE) model of the structure is analytically constructed using ANSYS and the model was updated using the results experimentally measured by the forced vibration test. forced vibration tests showed that Hybrid Mass Damper induced floor responses coincided with the earthquake induced ones which was numerically calculated based on the updated FE model.
Identification of the modal properties of a structural system has received much attention over the years because of its importance in structural model updating, structural health monitoring and structural control. This paper presents experimental modal test results such as natural frequencies and mode shapes of a scale model of floating structure. A modal testing is performed on the structure and modal parameters for the structure are extracted from the measured data. The results are compared to a finite element model and the correlation between the measured and analytical modal parameters is investigated.
When a building suffers damages under moderate to severe loading condition, its physical properties such as damping and stiffness parameters will change. There are different practical methods besides various numerical procedures that have successfully detected a range of these changes. Almost all the previous proposed methods used to work with translational components of mode shapes, probably because extracting these components is more common in vibrational tests. This study set out to investigate the influence of using both rotational and translational components of mode shapes, in detecting damages in 3-D steel structures elements. Three different sets of measured components of mode shapes are examined: translational, rotational, and also rotational/translational components in all joints. In order to validate our assumptions two different steel frames with three damage scenarios are considered. An iterative model updating program is developed in the MATLAB software that uses the OpenSees as its finite element analysis engine. Extensive analysis shows that employing rotational components results in more precise prediction of damage location and its intensity. Since measuring rotational components of mode shapes still is not very convenient, modal dynamic expansion technique is applied to generate rotational components from measured translational ones. The findings indicated that the developed model updating program is really efficient in damage detection even with generated data and considering noise effects. Moreover, methods which use rotational components of mode shapes can predict damage's location and its intensity more precisely than the ones which only work with translational data.
The number of measured degrees of freedom for detecting the damage of any structures is usually less than the number of model degrees of freedom. It is necessary to expand the measured data to full set of model degrees of freedom for updating modal data. This study presents the expansion methods to estimate all static displacements and dynamic modal data of finite element model from the measured data. The static and dynamic methods are derived by minimizing the variation of the potential energy and the Gauss's function, respectively. The applications illustrate the validity of the proposed methods. It is observed that the numerical results obtained by the static approach correspond with the Guyan condensation method and the derived static and dynamic approaches provide the fundamental idea for damage detection.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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