Yongyong Wang;Qixia Jia;Tingting Deng;H. Elhosiny Ali
Earthquakes and Structures
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v.24
no.2
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pp.111-126
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2023
Highly reliable and versatile methods artificial intelligence (AI) have found multiple application in the different fields of science, engineering and health care system. In the present study, we aim to utilize AI method to investigated vibrations in the human leg bone. In this regard, the bone geometry is simplified as a thick cylindrical shell structure. The deep neural network (DNN) is selected for prediction of natural frequency and critical buckling load of the bone cylindrical model. Training of the network is conducted with results of the numerical solution of the governing equations of the bone structure. A suitable optimization algorithm is selected for minimizing the loss function of the DNN. Generalized differential quadrature method (GDQM), and Hamilton's principle are used for solving and obtaining the governing equations of the system. As well as this, in the results section, with the aid of AI some predictions for improving the behaviors of the various sport systems will be given in detail.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.27
no.2
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pp.63-70
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2014
Design sensitivity analysis and topology design optimization for a piezoelectric crystal resonator are developed. The piezoelectric crystal resonator is deformed mechanically when subjected to electric charge on the electrodes, or vice versa. The Mindlin plate theory with higher-order interpolations along thickness direction is employed for analyzing the thickness-shear vibrations of the crystal resonator. Thin electrode plates are masked on the top and bottom layers of the crystal plate in order to enforce to vibrate it or detect electric signals. Although the electrode is very thin, its weight and shape could change the performance of the resonators. Thus, the design variables are the bulk material densities corresponding to the mass of masking electrode plates. An optimization problem is formulated to find the optimal topology of electrodes, maximizing the thickness-shear contribution of strain energy at the desired motion and restricting the allowable volume and area of masking plates. The necessary design gradients for the thickness-shear frequency(eigenvalue) and the corresponding mode shape(eigenvector) are computed very efficiently and accurately using the analytical design sensitivity analysis method using the eigenvector expansion concept. Through some demonstrative numerical examples, the design sensitivity analysis method is verified to be very efficient and accurate by comparing with the finite difference method. It is also observed that the optimal electrode design yields an improved mode shape and thickness-shear energy.
Submarine gas fields have focused because of the increasing fuel cost, the environmental regulations, and the safety & NIMBY problems. LNG-FPSO which is available for acid gas removal, recovery of the condensate & LPG and Liquefaction in topside process is one of high technology offshore structures. On the other hands, it is necessary to verify the pre-treatment efficiency by the ship motion and to apply to the design for LNG-FPSO. This study is to develop the pre-treatment technology for LNG-FPSO as taking account to the process efficiency by ship motion effects and the area optimization. Based on the simulation results, it founds that hybrid process shows the low circulate rate, the low heat duty and the small size of column dimensions compared to typical amine process. It will be verified the process efficiency in the various conditions by sea states as performing the 6-DOF motion test and CFD simulation.
Object : The goals of this research were to make Performance Enhanced Model(PE) taken the largest performance index (PI) through artificial variation of principle components calculated by principle component analysis for trial data, and to verify the effect through comparing kinematic factors between trial data (Raw) and PE. Method : Ten subjects (5 men, 5 women) were recruited and 80% of their maximal record was considered. The PI is a regression equation. In order to develop PE, we extracted Principle components from trial position data (by Principle Components Analysis (PCA)). Before PCA, we made 17 position data to 3 row matrix according to components. We calculated 3 eigen value (principle components) through PCA. And except Y (medial-lateral direction) component (because motion of Y component is small), principle components of X (anterior-posterior direction) and Z (vertical direction) components were changed as following. Changed principle components = principle components + principle components ${\times}$ k. After changing the each principle component, we reconstructed position data using the changed principle components and calculated performance index (PI). A Paired t-test was used to compare Raw data and Performance Enhanced Model data. The level of statistical significance was set at $p{\leq}0.05$. Result : The PI was significantly increased about 12.9kg at PE ($101.92{\pm}6.25$) when compared to the Raw data ($91.29{\pm}7.10$). It means that performance can be increased by optimizing 3D positions. The difference of kinematic factors as follows : the movement distance of the bar from start to lock out was significantly larger (about 1cm) for PE, the width of anterior-posterior bar position in full phase was significantly wider (about 1.3cm) for PE and the horizontal displacement toward the weightlifter after beginning of descent from maximal height was significantly greater (about 0.4cm) for PE. Additionally, the minimum knee angle in the 2-pull phase was significantly smaller (approximately 2.7cm) for the PE compared to that of the Raw. PE was decided at proximal position from the Raw (origin point (0,0)) of PC variation). Conclusion : PI was decided at proximal position from the Raw (origin point (0,0)) of PC variation). This means that Performance Enhanced Model was decided by similar motion to the Raw without a great change. Therefore, weightlifters could be accept Performance Enhanced Model easily, comfortably and without large stress. The Performance Enhance Model can provide training direction for athletes to improve their weightlifting records.
In gated radiation therapy (gRT), due to residual motion, beam delivery is intended to irradiate not only the true extent of disease, but also neighboring normal tissues. It is desired that the delivery covers the true extent (i.e. clinical target volume or CTV) as a minimum, although target moves under dose delivery. The objectives of our study are to validate if the intended dose is surely delivered to the true target in gRT and to quantitatively understand the trend of dose delivery on it and neighboring normal tissues when gating window (GW), motion amplitude (MA), and CTV size changes. To fulfill the objectives, experimental and computational studies have been designed and performed. A custom-made phantom with rectangle- and pyramid-shaped targets (CTVs) on a moving platform was scanned for four-dimensional imaging. Various GWs were selected and image integration was performed to generate targets (internal target volume or ITV) for planning that included the CTVs and internal margins (IM). The planning was done conventionally for the rectangle target and IMRT optimization was done for the pyramid target. Dose evaluation was then performed on a diode array aligned perpendicularly to the gated beams through measurements and computational modeling of dose delivery under motion. This study has quantitatively demonstrated and analytically interpreted the impact of residual motion including penumbral broadening for both targets, perturbed but secured dose coverage on the CTV, and significant doses delivered in the neighboring normal tissues. Dose volume histogram analyses also demonstrated and interpreted the trend of dose coverage: for ITV, it increased as GW or MA decreased or CTV size increased; for IM, it increased as GW or MA decreased; for the neighboring normal tissue, opposite trend to that of IM was observed. This study has provided a clear understanding on the impact of the residual motion and proved that if breathing is reproducible gRT is secure despite discontinuous delivery and target motion. The procedures and computational model can be used for commissioning, routine quality assurance, and patient-specific validation of gRT. More work needs to be done for patient-specific dose reconstruction on CT images.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.13
no.10
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pp.4780-4785
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2012
As many mobile devices such as smart phones and tablets are widely spread, optimized mobile video encoder used during video recording application is needed. In this paper, we implemented H.264/AVC base profile video encoder on a mobile device and empirically optimized control parameters of the encoder. As the experiment, we more than 100 test cases were designed with varying Lagrangian optimization, Hadamard Transform, search range, I-frame period, and reference frames. During the experiment, we measured picture quality, bit-rate, encoding time, motion estimation time, and power consumption. From the result, we can determine optimal values for the H.264 control parameters.
Kim, Yun-Ho;Cho, Seok-Kyu;Sung, Hong-Gun;Seo, Jang-Hoon;Suh, Yong-Suk
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.28
no.5
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pp.387-395
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2014
In this paper, a numerical analysis for an internal turret moored vessel located at a 400-m water depth is conducted. The target vessel has an internal turret that is located at the 0.2 Lpp position from the fore-side, with $3{\times}4$ complex mooring lines installed around the turret circumference. To investigate the motion response of the vessel and the structural reliability of the lines, model tests were conducted. The KRISO ocean basin has a water depth of 3.2 m, which represents 192m using a scaling of 1:60. In order to precisely represent the real-scale condition, equivalent mooring lines needed to be designed. Truncated mooring lines were designed to supplement the restriction of the flume's water depth and increase the reliability of the model testing. These truncated mooring lines were composed of two different chains in order to match the pre-tension, simultaneously restoring the curve and variation in the effective line tension. The static similarities were compared using a static pull-out test and free decaying test, and the dynamic similarities were matched via a regular wave test and combined environments test. Consequently, the designed truncated mooring system could represent the prototype mooring system relatively well in the aspects of kinematics and dynamics.
The present work was an attempt to investigate the applicability of truncated mooring systems to KRISO's deep ocean engineering basin (DOEB) with ratios of 1:100, 1:60, and 1:50. The depth of the DOEB is 15 m. Therefore, the corresponding truncated depths for this study were equal to 1500 m, 900 m, and 750 m. The investigation focused on both the static and dynamic characteristics of the mooring system. It was shown, in a static pull-out test, that the restoring force of a FPSO vessel could be modified to a good level of agreement for all three truncation cases. However, when the radius of the mooring site was reduced according to the truncation factor, the surge motion response during a free-decay test showed a significant difference from the full-depth model. However, the reduction of this discrepancy was achieved by increasing the radius up to its maximum possible value while considering the size of the DOEB. Especially, in terms of the time period, the difference was reduced from 24.0 to 5.3 s for a truncation ratio of 1:100, 54.1 to 8.6 s for a truncation ratio of 1:60, and 31.7 to 3.9 s for a truncation ratio of 1:50. As a result, the study verified the applicability of the truncated mooring system to the DOEB, and therefore it could represent the full-depth mooring system relatively well in terms of the static and dynamic conditions.
This paper deals with the resonant type of a WEC (wave energy converter) and the determination method of its geometric parameters which were obtained to construct the robust and optimal structure, respectively. In detail, the optimization problem is formulated with the constraints composed of the response surfaces which stand for the resonance period(heave, pitch) and the meta center height of the buoy. Use of a signal-to-noise ratio calculated from normalized multi-objective results with the weight factor can help to select the robust design level. In order to get the sample data set, the motion responses of the power buoy were analyzed using the BEM (boundary element method)-based commercial code. Also, the optimization result is compared with a robust design for a feasibility study. Finally, the power efficiency of the WEC with the optimum design variables is estimated as the captured wave ratio resulting from absorbed power which mainly related to PTO (power take off) damping. It could be said that the resultant of the WEC design is the economical optimal design which satisfy the given constraints.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.13
no.4
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pp.395-404
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2000
A damage detection and assessment algorithm is developed by measuring accelerations at limited locations of a structure under forced vibrations. The developed algorithm applies a time-domain system identification (SI) method that identifies a structure by solving a linearly constrained nonlinear optimization problem for optimal structural parameters. An equation error of the dynamic equilibrium of motion is minimized to estimate optimal parameters. An adaptive parameter grouping scheme is applied to localize damaged members with sparse measured accelerations. Damage is assessed in a statistical manner by applying a time-windowing technique to the measured time history of acceleration. Displacements and velocities at the measured degrees of freedom (DOF) are computed by integrating the measured accelerations. The displacements at the unmeasured DOF are estimated as additional unknowns to the unknown structural parameters, and the corresponding velocities and accelerations we computed by a numerical differentiation. A numerical simulation study with a truss structure is carried out to examine the efficiency of the algorithm. A data perturbation scheme is applied to determine the thresholds lot damage indices and to compute the damage possibility of each member.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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