Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.35
no.4
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pp.316-322
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2007
The EHA(Electro-hydrostatic Actuator) reveals completely different characteristics from the conventional valve-controlled Electro-hydraulic actuators. In this paper, its mathematical model including nonlinear elements was derived to be verified by experiments. Based on this, a simulation program was developed for the EHAs consisting of an electric motor driven hydraulic pump, pipe lines and a cylinder. The influence of important design parameters such as peak motor torque and rotational inertia moment of the hydraulic pump on control performance was investigated, where the test condition was intentionally selected so that the motor torque was saturated during the transient phase. As a result, design requirements for improving the control accuracy under full speed operation conditions of the EHAs were investigated.
Artificial neural network techniques show an excellent ability to predict the data (output) for various complex characteristics (input). It is primarily specialized to solve nonlinear relationship problems. This study is an experimental investigation that applies artificial neural network techniques and an experimental design to predict the cyclic polarization curves of the super-austenitic stainless steel AL-6XN alloy with sensitization. A cyclic polarization test was conducted in a 3.5% NaCl solution based on an experimental design matrix with various factors (degree of sensitization, temperature, pH) and their levels, and a total of 36 cyclic polarization data were acquired. The 36 cyclic polarization patterns were used as training data for the artificial neural network model. As a result, the supervised learning algorithms with back-propagation showed high learning and prediction performances. The model showed an excellent training performance (R2=0.998) and a considerable prediction performance (R2=0.812) for the conditions that were not included in the training data.
In this paper, the Finite-Analytic Navier-Stokes (FANS) code is coupled with an in-house finite-element code to study the dynamic interaction between a floating buoy and its mooring system. Hydrodynamic loads on the buoy are predicted with the FANS module, in which Large Eddy Simulation (LES) is used as the turbulence model. The mooring lines are modeled based on a slender body theory. Their dynamic responses are simulated with a nonlinear finite element module, MOORING3D. The two modules are coupled by transferring the forces and displacements of the buoy and its mooring system at their connections through an interface module. A free-decay model test was used to calibrate the coupled method. In addition, to investigate the capability of the present coupled method, numerical simulations of two degree-of-freedom vortex-induced motion of a CALM buoy in uniform currents were performed. With the study it can be verified that accurate predictions of the motion responses and tension responses of the CALM buoy system can be made with the coupling CFD-FEM method.
Minte, Zhang;Tong, Guo;Ruizhao, Zhu;Yueran, Zong;Zhihong, Pan
Smart Structures and Systems
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v.30
no.6
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pp.557-569
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2022
Vibration-based structural health monitoring (SHM) is crucial for the dynamic maintenance of civil building structures to protect property security and the lives of the public. Analyzing these vibrations with modern artificial intelligence and deep learning (DL) methods is a new trend. This paper proposed an unsupervised deep learning method based on a convolutional autoencoder (CAE), which can overcome the limitations of conventional supervised deep learning. With the convolutional core applied to the DL network, the method can extract features self-adaptively and efficiently. The effectiveness of the method in detecting damage is then tested using a benchmark model. Thereafter, this method is used to detect damage and instant disaster events in a rubber bearing-isolated gymnasium structure. The results indicate that the method enables the CAE network to learn the intact vibrations, so as to distinguish between different damage states of the benchmark model, and the outcome meets the high-dimensional data distribution characteristics visualized by the t-SNE method. Besides, the CAE-based network trained with daily vibrations of the isolating layer in the gymnasium can precisely recover newly collected vibration and detect the occurrence of the ground motion. The proposed method is effective at identifying nonlinear variations in the dynamic responses and has the potential to be used for structural condition assessment and safety warning.
In this paper, a total of 13 beams with bonding, anchorage system, amount of prestressing and span length as variables of experiment were tested in flexural test and analyzed in finite element analysis; one control beam, two simplified FRP-boned beams, four prestressed FRP-unbonded beams and four prestressed FRP-bonded beams. Also, a nonlinear finite element analysis of beams in the flexural test is performed by DIANA program considered material nonlinear of concrete, reinforcement and the interfacial bond-slip model between concrete and CFRP plates. The failure mode of prestressed CFRP plated-beams is not debonding but FRP rupture. RC members strengthened with external bonded prestressed CFRP plates occurred 1st and 2nd debonding of the composite material. After the debonding of CFRP plates occurs in bonded system, behavior of bonded CFRP-plated beams change into that of unbonded CFRP-plated beams due to fix of the anchorage system. Also, It was compared flexural test results and analytical results of RC members strengthened with CFRF plates. The ductility of beams strengthened by CFRP plates with the anchorage system is considered high with the ductility index of above 3. Analysis results showed a good agreement with experiment results in the debonding load, yield load and ultimate load.
Ha, Min-Gyun;Kwon, Tae-Yun;Lee, Won-Hong;Ahn, Jin-Hee
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.25
no.3
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pp.100-109
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2021
This study was examined the tensile strength change of a circular tubular member with artificial sectional damage on its surface to consider surface sectional damage by corrosion. The tensile strength tests were conducted using circular tubular specimens with artificial sectional damage considering sectional damaged height and width on its surface according to the corrosion level. From the tensile strength test results, it is confirmed that tensile strength of the circular tubular specimens was affected by the damaged circumference (damaged width), not damaged length (damaged height) and their tensile failures were appeared at the minimum section of the artificial sectional damage part. Nonlinear finite-element analyses were conducted considering equivalent sectional damage effect on sectional damaged part in tensile specimens to examine the change in the tensile strength of tubular specimens with artificial sectional damage since it is difficult to estimate the sectional damaged surface condition of the specimens clearly. From the nonlinear finite element analysis results for the tensile test specimens, tensile strengths of test specimens with irregular sectional damaged surface were relatively evaluated to be highly decreased than these of FE analysis model with equivalent sectional damage. Therefore, residual tensile strengths of tensile members with irregular sectional damage as local corrosion can be evaluated and predicted using correlation coefficient between tensile test results and FE analysis results with equivalent sectional damage.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.21
no.1
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pp.91-99
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2017
The purpose of this paper is to evaluate the flexural performance of reinforced concrete (RC) beams repaired with polymer mortar. The repaired and non-repaired 13th beams which was fabricated by considering repair position, repair depth, and curing age of polymer mortar as test variables were tested under three point loading. All specimens repaired in compressive and tensile zone did not fail due to interfacial failure between polymer mortar and concrete but failed when the strain of repaired mortar exceeded the ultimate tensile strain of polymer mortar. Maximum load of specimens repaired in compressive zone was similar to that of non-repaired specimen, reference specimen. Additionally, their ductility index was higher than that of reference specimen. On the other hand, specimens repaired in tensile zone failed very brittlely and have a lower ductility index than reference specimen. Nonlinear analysis by using OpenSees was performed to predict the behavior of RC beam repaired with polymer mortar. Two dimension frame element was used to simplify an analysis model and fiber model was applied to consider the material non-linearity. It was confirmed from the analysis results that nonlinear analysis properly predicts the behavior of specimens repaired in compressive zone and overestimates the behavior of specimens repaired in tensile zone.
This paper presents a unified modeling technique for tension stiffening effect in structural concrete members. The model is mathematically derived from the bond stress-slip relationships which account for splitting crack. The relationships in CEB-FIP Model Code 1990 and Eurocode 2 are employed together with the assumptions of a linear slip distribution along the interface and the uniform condition of concrete tensile contribution for the mid section of cracked member at the stabilized cracking stage. With these assumptions, a model of tension stiffening effect is proposed by accounting for the force equilibrium and strain compatibility condition associated to the steel strain and concrete contribution by bond stress. The model is applied to the test results available in literatures, and the predicted values are shown to be in good agreement with the experimentally measured behavior.
In this study, a soil moisture estimation model was proposed using the ground observation data of soil moisture, precipitation, surface temperature, MODIS NDVI and artificial neural networks. The model was calibrated and verified on the Yongdam dam watershed which has reliable ground soil moisture networks. The test statistics of calibration sites, Jucheon, Bugui, Sangjeon, showed that the correlation coefficients between observations and estimations are about 0.9353 and RMSE is about 1.4957%. Also that of the verification site, Cheoncheon2, showed that the correlation coefficient is about 0.8215 and RMSE is about 4.2077%. The soil moisture estimation model was applied to estimate the spatial distribution of soil moisture in the Yongdam dam watershed and results showed improved spatial soil moisture distribution since the model used satellite information of NDVI and artificial neural networks which can represent the nonlinear relationships between data well. The model should be useful to estimate wide range soil moisture information.
Alavi, Amir Hossein;Gandomi, Amir Hossein;Mousavi, Mehdi;Mollahasani, Ali
Geomechanics and Engineering
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v.2
no.4
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pp.253-280
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2010
A new prediction model is derived for the uplift capacity of suction caissons using a hybrid method coupling genetic programming (GP) and simulated annealing (SA), called GP/SA. The predictor variables included in the analysis are the aspect ratio of caisson, shear strength of clayey soil, load point of application, load inclination angle, soil permeability, and loading rate. The proposed model is developed based on well established and widely dispersed experimental results gathered from the literature. To verify the applicability of the proposed model, it is employed to estimate the uplift capacity of parts of the test results that are not included in the modeling process. Traditional GP and multiple regression analyses are performed to benchmark the derived model. The external validation of the GP/SA and GP models was further verified using several statistical criteria recommended by researchers. Contributions of the parameters affecting the uplift capacity are evaluated through a sensitivity analysis. A subsequent parametric analysis is carried out and the obtained trends are confirmed with some previous studies. Based on the results, the GP/SA-based solution is effectively capable of estimating the horizontal, vertical and inclined uplift capacity of suction caissons. Furthermore, the GP/SA model provides a better prediction performance than the GP, regression and different models found in the literature. The proposed simplified formulation can reliably be employed for the pre-design of suction caissons. It may be also used as a quick check on solutions developed by more time consuming and in-depth deterministic analyses.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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