Hossein Moayedi;Mesut Gor;Mansour Mosallanezhad;Soheil Ghareh;Binh Nguyen Le
Geomechanics and Engineering
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v.38
no.4
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pp.439-453
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2024
The research findings of two nonlinear machine learning and soft computing models- the Cuckoo optimization algorithm (COA) and the Teaching-learning-based optimization (TLBO) in combination with artificial neural network (ANN)-are presented in this article. Detailed finite element modeling (FEM) of a shallow footing on two layers of cohesionless soil provided the data sets. The models are trained and tested using the FEM outputs. Additionally, various statistical indices are used to compare and evaluate the predicted and calculated models, and the most precise model is then introduced. The most precise model is recommended to estimate the solution after the model assessment process. When the anticipated findings are compared to the FEM data, there is an excellent agreement, which indicates that the TLBO-MLP solutions in this research are reliable (R2=0.9816 for training and 0.99366 for testing). Additionally, the optimized COA-MLP network with a swarm size of 500 was observed to have R2 and RMSE values of (0.9613 and 0.11459) and (0.98017 and 0.09717) for both the normalized training and testing datasets, respectively. Moreover, a straightforward formula for the soft computing model is provided, and an excellent consensus is attained, indicating a high level of dependability for the suggested model.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.4
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pp.65-72
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2022
Recently, damage to buildings due to earthquakes in Korea occurred mainly in school buildings and Piloti-type multi-family houses, highlighting the need for seismic retrofit for buildings of the same type. In the early days of the seismic retrofit project for school facilities, various patented methods using dampers as a ductile seismic retrofit method were applied without sufficient verification procedures. However, in 「School Facility Seismic Performance Evaluation and Retrofit Manual, 2021」, when the patented method is applied, it must be applied through a separate strict verification procedure, and instead, the strength/stiffness retrofit method was induced as a general method. In practice,when evaluating seismic performance for retrofit by infilled steel frame with brace, the analysis model is constructed by directly connecting only the steel brace to the existing RC member. However, if the frame is removed from the analysis model of the infilled steel frame with brace, the force reduction occurring on the existing RC member near the retrofit is considered to be very large, and this is judged to affect the review of whether to retrofit the foundation or not. Therefore, in this study, preliminary analysis with variables such as whether or not steel frame is taken into account and frame link method for the analysis model of RC school building retrofitted by infilled steel frame with brace and nonlinear analysis for actual 3-story school building was performed, and basic data for rational analysis model setting were presented by comparing preliminary analysis and pushover analysis results for each variable.
A condition evaluation procedure for the pavement foundations using multi-load level Falling Weight Deflectometer(FWD) deflections is presented in this paper. A dynamic finite element program incorporating a stress-dependent material model, was used to generate the synthetic deflection database. Based on this synthetic database, the relationships between surface deflections and critical responses, such as stresses and strains in base and subgrade layers, have been established. FWD deflection data, Dynamic Cone Penetrometer(UP) data, and repeated load resilient modulus testing results used in developing this procedure were collected from the Long Term Pavement Performance (LTPP) and North Carolina Department of Transportation (NCDOT) database. Research effort focused on investigation of the effect of the FWD load level on the condition evaluation procedures. The results indicate that the proposed procedure can estimate the pavement foundation conditions. It is also found that structurally adjusted Base Damage Index (BDI) and Base Curvature Index (BCI) are good indicators for the prediction of stiffness characteristics of aggregate base and subgrade respectively. A FWD test with a load of 66.7 kN or less does not improve the accuracy of this procedure. Results from the study for the nonlinear behavior of a pavement foundations indicate that the deflection ratio obtained from multi-load level deflections can predict the type and quality of the pavement foundation materials.
Jeong Joon, Ahn;Eun Young, Kim;Bo Yoon, Seo;Jin Kyo, Jung;Si-Woo, Lee
Korean journal of applied entomology
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v.61
no.4
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pp.563-575
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2022
Maruca vitrata is one of important pests in leguminous crops, especially red bean. We investigated the effects of temperature on development of each life stage, adult longevity and fecundity of M. vitrata for understanding the biological characteristics of the insect species at eight constant temperatures of 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31, and 34℃. Eggs hatched successfully at all temperature subjected and larvae successfully developed to the adult stage from 16℃ to 31℃. The developmental period of egg decreased up to 31℃ and after then increased. The developmental period of larva and pupa, and adult longevity of M. vitrata decreased with increasing temperature. Lower and higher threshold temperature (TL and TH) were calculated by the Lobry-Rosso-Flandrois (LRF) and Sharpe-Schoolfield-Ikemoto (SSI) models. The lower developmental threshold (LDT) and thermal constant (K) from egg hatching to adult emergence of M. vitrata were estimated by linear regression as 12.8℃ and 280.8DD, respectively. TL and TH from egg hatching to adult emergence using SSI model were 14.2℃ and 31.9℃. Thermal windows, i.e., the range in temperature between the minimum and maximum rate of development, of M. vitrata was 17.7℃. In addition, we constructed the oviposition models of adult, using the investigated adult traits including survival, longevity, oviposition period and fecundity. Temperature-dependent development models and adult oviposition models will be helpful to understand the population dynamics of M vitrata and to establish the strategy of integrated pest management in legume crops.
Hur Dong Soo;Kim Chang Hoon;Lee Kwang Ho;Kim Do Sam
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.17
no.2
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pp.86-97
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2005
Accurate estimation of the wave-induced pore water pressure in the seabed is key factor in studying the stability of the seabed in the vicinity of coastal structure. Most of the existing numerical models for wave structure seabed interaction have been linked through applying hybrid numerical technique which is analysis method separating the wave field and seabed regime. Therefore, it is necessary to develope a numerical model f3r simulating accurately wave$\cdot$structure$\cdot$ seabed interaction under wave loadings by the single domain approach for wave field and seabed regime together. In this study, direct numerical simulation is newly proposed. In this model, modeled fluid drag has been used to detect the hydraulic properties according to the varied geometrical shape inside the porous media by considering the turbulence resistance as well as laminar resistance. Contrary to hybrid numerical technique, direct numerical simulation avoids the explicit formulation of the boundary conditions at the fluid/porous media interface. A good agreement has been obtained by the comparison between existed experimental results by hydraulic model test and direct numerical simulation results far wave $\cdot$structure$\cdot$seabed interaction. Therefore, the newly proposed numerical model is a powerful tool for estimating the nonlinear dynamic responses among a structure, its seabed foundation and water waves.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.19
no.5
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pp.408-417
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2007
Recently, an artificial beach has been constructed compensating for loss of the natural one caused by the development of coastal area, as well as serving as a location for recreational activities such as sea bathing. It is well known that some structure should be constructed to protect an artificial beach from the outflow due to wave action of the reclaimed sand. In general, dike is utilized as the structure to protect an artificial beach. And, one of the factors which may need to be taken into consideration for stability of dike on seabed foundation is the ground water behavior behind dike. However, the interrelated phenomena of nonlinear wave and ground water response have relatively little attention although these interactions are important for stability of structure and sand suction to the artificial beach. In this paper, the numerical wave tank was developed to clarify nonlinear wave, dike and ground water dynamic interaction, which can simulate the difference of ground water and mean water level. Using the developed numerical wave tank, the present study investigates how variation of ground water level influences hydrodynamic characteristics in seabed around dike and numerically simulates the wave fields, pore flow patterns, pore water pressures and vorticities according to variation of ground water level. Numerical results explain well how hydrodynamic characteristics in seabed around dike is affected by the variation of ground water level.
In this study, verification of the nonlinear effective stress analysis is performed for introducing performance based earthquake resistance design of port and harbor structures. Seismic response of gravitational caisson quay wall in numerical analysis is compared directly with dynamic centrifuge test results in prototype scale. Inside of the rigid box, model of the gravitational quay wall is placed above the saturated sand layer which can show the increase of excess pore water pressure. The model represents caisson quay wall with a height of 10 m, width of 6 m under centrifugal acceleration of 60 g. The numerical model is made in the same dimension with the prototype scale of the test in two dimensional plane strain condition. Byrne's liquefaction model is adopted together with a nonlinear constitutive model. Interface element is used for sliding and tensional separation between quay wall and the adjacent soils. Verification results show good agreement for permanent displacement of the quay wall, horizontal acceleration at quay wall and soil layer, and excess pore water pressure increment beneath the quay wall foundation.
Previous long-term measurements of the Uldolmok tidal current power plant showed that the structure's natural frequencies fluctuate with a constant cycle-i.e., twice a day with changes in tidal height and tidal current velocity. This study aims to improve structural health monitoring (SHM) techniques for offshore structures under a harsh tidal environment like the Uldolmok Strait. In this study, lab-scale experiments on a simplified offshore structure as a lab-scale test structure were conducted in a circulating water channel to thoroughly investigate the causes of fluctuation of the natural frequencies and to validate the displacement estimation method using multimetric data fusion. To this end, the numerical study was additionally carried out on the simplified offshore structure with damage scenarios, and the corresponding change in the natural frequency was analyzed to support the experimental results. In conclusion, (1) the damage that occurred at the foundation resulted in a more significant change in natural frequencies compared with the effect of added mass; moreover, the structural system became nonlinear when the damage was severe; (2) the proposed damage index was able to indicate an approximate level of damage and the nonlinearity of the lab-scale test structure; (3) displacement estimation using data fusion was valid compared with the reference displacement using the vision-based method.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.38
no.5
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pp.74-84
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1996
Dynamic loading of structures often causes excursions of stresses well into the inelastic range and the influence of geometric changes on the dynamic response is also significant in many cases. Therefore, both material and geometric nonlinearity effects should be considered in case that a dynamic load acts on the structure. For developing a program to analyze the dynamic response of an axisymmetric shell in this study, the material nonlinearity effect on the dynamic response was formulated by the elasto-viscoplastic model highly corresponding to the real behavior of the material. Also, the geometrically nonlinear behavior is taken into account using a total Lagrangian coordinate system, and the equilibrium equation of motion was numerically solved by a central difference scheme. A complete finite element program has been developed and the results obtained by it are compared with those in the references 1 and 2. The results are in good agreement with each other. As a case study of its application, the developed program was applied to a dynamic response analysis of a nuclear reinforced concrete containment structure. The results obtained from the' numerical examples are summarized as follows : 1. The dynamic magnification factor of the displacement and the stress were unrelated with the concrete strength. 2. As shown by the results that the displacement dynamic magnification factor were form 1.7 to 2.3 and the stress dynamic magnification factor from 1.8 to 2.5, the dynamic magnification factor of stress were larger than that of displacement. 3. The dynamic magnification factor of stress on the exterior surface was larger than that on the interior surface of the structure.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.30
no.2
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pp.67-81
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1988
The purpose of the present study is to set up an efficient optimum design method for the large-scale reinforced concrete cylindrical shell structures like intake tower of reservoir and to establish a solid foundation for the automatic optimum structural design combined with finite element analysis. The major design variables are the dimensions and steel areas of each member of the structures. The construction cost which is composed of the concrete, steel, and form work costs, respectively, is taken as the objective function. The constraint equations for the design of intake-tower are derived on the basis of the working stress design method. The corresponding design guides including the standard specification for concrete structures have been also employed in deraving the constraint conditions. The present nonlinear optimization problem is solved by SUMT method. The reinforced concrete intake-tower is decomposed into three major substructures. The optimization is then conducted for both the whole structure and the substructures. The following conclusions can be drawn from the present study. 1. The basis of automatic optimum design of reinforced concrete cylindrical shell structures which is combined with finite element analysis was established. 2. The efficient optimization algorithms which can execute the automatic optimum desigh of reinforced concrete intake-tower based on the working stress design method were developed. 3. Since the objective function and design variables were converged to their optimum values within the first or second iteration, the optImization algorithms developed in this study seem to be efficient and stable. 4. The difference in construction cost between the optimum designs with the substructures and with the entire structure was found to be small and thus the optimum design with the substructures,rnay conveniently be used in practical design. 5. The major active constraints of each structural member were found to be the tensile stress insteel for salb, the minimum lonitudinal steel ratio constraints for tower body and the shearing stress in concrete, tensile stress in steel and maximum eccentricityconstraints for footing, respectively. 6. The computer program develope in the present study can be effectively used even by an unexperienced designer for the optimum design of reinforced concrete intake-tower.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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