Fei, Suozhu;Tan, Xiaohui;Gong, Wenping;Dong, Xiaole;Zha, Fusheng;Xu, Long
Geomechanics and Engineering
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v.24
no.2
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pp.167-178
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2021
Spatial variability is an inherent uncertainty of soil properties. Current reliability analyses generally incorporate random field theory and Monte Carlo simulation (MCS) when dealing with spatial variability, in which the computational efficiency is a significant challenge. This paper proposes a KL-FORM algorithm to improve the computational efficiency. In the proposed KL-FORM, Karhunen-Loeve (KL) expansion is used for discretizing random fields, and first-order reliability method (FORM) is employed for reliability analysis. The KL expansion and FORM can be used in conjunction, through adopting independent standard normal variables in the discretization of KL expansion as the basic variables in the FORM. To illustrate the effectiveness of this KL-FORM, it is applied to a case study of a strip footing in spatially variable unsaturated soil under rainfall, in which the bearing capacity of the footing is computed by numerical simulation. This case study shows that the KL-FORM is accurate and efficient. The parametric analyses suggest that ignoring the spatial variability of the soil may lead to an underestimation of the reliability index of the footing.
Kim, Hyun muk;Bae, Seong hun;Park, Cheol hyeon;Jeon, Hyeok soo;Kim, Jeong Soo
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.21
no.1
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pp.72-83
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2017
A thermo-fluid dynamic analysis was performed through the numerical simulation of a missile canister. Calculation was made in a fixed analytical volume and fully evaporated water was used as a coolant. To analyze the interaction among the hot gas, coolant, and mixture flow, Realizable $k-{\varepsilon}$ turbulence and VOF(Volume Of Fluid) model were chosen and parametric study was performed with the change of coolant flow rate. It could be found that the pressure on the canister top nonlinearly increased with the increase of coolant flow rate. Temperature and coolant distribution were closely related to the flow behavior in canister. Temperature on the canister bottom indicated a decrease being proportional to coolant flow rate in early times but after a specific time, the temperature increased with the tendency being reversed. In addition, the early part of temperature showed a fluctuating phenomenon because of the overall circulatory flow of mixture gas.
The production of high-precision micro-sized screws, used to fasten parts of micro devices, generally utilizes a cold thread-rolling process and two flat dies to create the teeth. The process is fairly complex, involving parameters such as die shape, die alignment, and other process variables. Thus, up-front finite-element(FE) simulation is often used in the system design procedure. The final goal of this paper is to produce high-precision screw with a diameter of $800{\mu}m$ and a thread pitch of $200{\mu}m$ (M0.8${\times}$P0.2) by a cold thread rolling process. Part I is a first-stage effort, in which FE simulation is used to establish process parameters for thread rolling to produce micro-sized screws with M1.4${\times}$P0.3, which is larger than the ultimate target screw. The material hardening model was first determined through mechanical testing. Numerical simulations were then performed to find the effects of such process parameters as friction between work piece and dies, alignment between dies and material. The final shape and dimensions predicted by simulation were compared with experimental observation.
Each aircraft have to be certified for a specified level of impact energy, for assuring the capability of a safe flight and landing after the impact against a bird at cruise speed. The aim of this research work was to define a scientific and methodological approach to the study of the birdstrike phenomenon against several windshield geometries. A series of numerical simulations have been performed using the explicit finite element solver code LS-Dyna, in order to estimate the windshield-surround structure capability to absorb the bird impact energy, safely and efficiently, according to EASA Certification Specifications 25.631 (2011). The research considers the results obtained about a parametric numerical analysis of a simplified, but realistic, square flat windshield model, as reported in the last work (Grimaldi et al. 2013), where this model was subjected to the impact of a 1.8 kg bird model at 155 m/s to estimate the sensitivity of the target geometry, the impact angle, and the plate curvature on the impact response of the windshield structure. Then on the basis of these results in this paper the topic is focused about the development of a numerical simulation on a complete aircraft windshield-surround model with an innovative configuration. Both simulations have used a FE-SPH coupled approach for the fluid-structure interaction. The main achievement of this research has been the collection of analysis and results obtained on both simplified realistic and complete model analysis, addressed to approach with gained confidence the birdstrike problem. Guidelines for setting up a certification test, together with a design proposal for a test article are an important result of such simulations.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2012.05a
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pp.278-281
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2012
Numerical studies were performed to investigate the three-dimensional front structure and dynamics features of detonation wave propagating in a circular tube such as Pulse Detonation Engine (PDE). By carrying out a series of parametric study using one step irreversible Arrhenius kinetics model, mechanisms of the three-dimensional front structure were investigated for two-, three-, four and six-cell mode detonations. A comparison with two-dimensional results, the effects of slapping transverse waves in radial direction were confirmed. In the all muti-cell modes, the detonation front structures and smoked-records on the wall are formed by the propagation of transverse waves along the wall in clockwise and counter-clockwise while the slapping move in radial direction. And the strength of reflected waves on the curved wall is changed by the multi-dimensional confinement effect.
Ji, Sang-Won;Lim, Tae-Woo;You, Sam-Sang;Kim, Hwan-Seong
Journal of Power System Engineering
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v.17
no.3
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pp.72-81
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2013
Many articles have been published about a 2-degree of freedom model that includes the lateral and yaw motions for controller synthesis in intelligent transport system applications. In this paper, a 3-degree of freedom linear model that includes the roll motion is developed to design a robust steering controller for lane following maneuvers using ${\mu}$-synthesis. This linear perturbed system includes a set of parametric uncertainties in cornering stiffness and unmodelled dynamics in steering actuators. The state-space model with parametric uncertainties is represented in linear fractional transformation form. Design purpose can be obtained by properly choosing the frequency dependent weighting functions. The objective of this study is to keep the tracking error and steering input energy small in the presence of variations of the cornering stiffness coefficients. Furthermore, good ride quality has to be achieved against these uncertainties. Frequency-domain analyses and time-domain numerical simulations are carried out in order to evaluate these performance specifications of a given vehicle system. Finally, the simulation results indicate that the proposed robust controller achieves good performance over a wide range of uncertainty for the given maneuvers.
This paper highlights a case study that investigates the behaviour of existing bridge, West Terrace Bridge, induced by horizontal seismic loading. Unfortunately the lack of past information related to seismic activity within the NSW region has made it difficult to understand better the capacity of the structure if Earthquake occurs. The research was conducted through the University of Western Sydney in conjunction with Railcorp Australia, as part of disaster reduction preparedness program. The focus of seismic analyses was on the assessment of stress behaviour, induced by cyclic horizontal/vertical displacements, within the concrete slab and steel truss of the bridge under various Earthquake Year Return Intervals (YRI) of 1-100, 1-200, 1-250, 1-500, 1-800, 1-1000, 1-1500, 1-2000 and 1-2500. Furthermore the stresses and displacements were rigorously analysed through a parametric study conducted using different boundary conditions. The numerical analysis of the concrete slab and steel truss were performed through the finite element software, ABAQUS. The field measurements and observation had been used to validate the results drawn from the finite element simulation. It was illustrated that under a YRI of 1/1000 the bottom chord of the steel truss failed as the stress induced surpassed the ultimate stress capacity and the horizontal displacement exceeded the allowable displacement measured in the field observations whereas the vertical displacement remained within the previously observed limitations. Furthermore the parametric studies in this paper demonstrate that a change in boundary conditions alleviated the stress distribution throughout the structure allowing it to withstand a greater load induced by the earthquake YRI but ultimately failed when the maximum earthquake loading was applied. Therefore it was recommended to provide a gap of 50mm on the end of the concrete slab to allow the structure to displace without increasing the stress in the structure. Finally, this study has proposed a design chart to showcase the failure mode of the bridge when subjected to seismic loading.
In this paper, we propose a new clustering combination based on numerical data driven for rule generation mechanism. In large and complicated space, a clustering method can obtain limited performance results. To overcome the single clustering method problem, hybrid combined methods can solve problem to divided simple cluster estimation. Fundamental structure of the proposed method is combined by mountain clustering and modified Chen clustering to extract detail cluster information in complicated data distribution of non-parametric space. It has automatic rule generation ability with advanced density based operation when intelligent systems including neural networks and fuzzy inference systems can be generated by clustering results. Also, results of the mechanism will be served to information of decision support system to infer the useful knowledge. It can extend to healthcare and medical decision support system to help experts or specialists. We show and explain the usefulness of the proposed method using simulation and results.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.34
no.6
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pp.363-370
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2021
In this paper, we presented an optimized crack and flexural strength analysis of a glass-fiber reinforced polymer (GFRP) rebar, used as reinforcements for in-site railway concrete slabs. The insulation performance of a GFRP rebar has the advantage of avoiding the loss of signal current in an audio frequency (AF) track circuit. A full-scale experiment, and three-dimensional finite element simulation results were compared to validate our approaches. Parametric numerical results revealed that the diameters and arrangements of the GFRP rebar had a significant effect on the flexural strength and crack control performances of the concrete track slabs. The results of this study could serve as a benchmark for future guidelines in designing more efficient, and economical concrete slabs using the GFRP rebar.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.8
no.2
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pp.145-153
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1984
In the present work, a computer simulation is performed employing Hottel-Whillier-Bliss model for thermal performance of solar collectors. The major collector parameters examined in the computer simulation are: number of transparent glass covers(N), thermal emissivity of the absorbing plate surface (.epsilon.$_{P}$), absorptivity of absorber plate (.alpha.$_{p}$), flow rate per unit area of collector (G), $L_{b}$ / $k_{b}$ of insulation material, tilt angle of collector (S), and solar insolation(I). By varying numerical values of the major collector parameters around their typical values, the corresponding variations in thermal efficiency curves are examined. In addition, an experimental investigation has been carried out with a slightly modified KAIST collector test loop under a real sun condition in order to compare with the simulation results, examine the applicability of the mathematical model of the collector thermal performance, and study the effect of variation of flow rate (G) on thermal efficiency and the range of optimum flow rate.e.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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