Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.14
no.4
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pp.47-54
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2014
This paper presents the structural model development and verification processes of wind turbine blade. The National Renewable Energy Laboratory (NREL) Phase VI wind turbine which the wind tunnel and structural test data has publicly available is used for the study. The wind turbine assembled by blades, rotor, nacelle and tower. The wind blade connected to rotor. To make the whole turbine structural model, the mass and stiffness properties of all parts should be clear and given. However the wind blade, hub, nacelle, rotor and power generating machinery parts have difficulties to define the material properties because of the composite and assembling nature of that. Nowadays to increase the power generating coefficient and cost efficiency, the highly accurate aerodynamic loading evaluating technique should be developed. The Fluid-Structure Interaction (FSI) is the emerging new way to evaluate the aerodynamic force on the rotating wind blade. To perform the FSI analysis, the fluid and structural model which are sharing the associated interface topology have to be provided. In this paper, the structural model of blade development and verifying processes have been explained for Part1. In following Part2 paper, the processes of whole turbine system will be discussing.
The main purpose of this paper is to establish the high temperature structural integrity evaluating procedures for the next generation reactors, which are to be operated at over 500$^{\circ}C$ and for 60 years. To do this, comparison studies of the high temperature structural design codes and assessment procedures such as the ASME-NH (USA), RCC-MR (France), DDS (Japan), and R5 (UK) are carried out in view of the accumulated inelastic strain and the creep-fatigue damage evaluations. Also the application procedures of the ASME-NH rules with the actual thermal and structural analysis results are described in detail. To overcome the complexity and the engineering costs arising from a real application of the ASME-NH rules by hand, all the procedures established in this study such as the time-dependent primary stress limits, total accumulated creep ratcheting strain limits, and the creep-fatigue damage limits are computerized and implemented into the SIE ASME-NH program. Using this program, the selected high temperature structures subjected to two cycle types are evaluated and the parametric studies for the effects of the time step size, primary load, number of cycles, normal temperature for the creep damage evaluations and the effects of the load history on the creep ratcheting strain calculations are investigated.
Accurate finite element (FE) models are needed in many applications of Civil Engineering such as health monitoring, damage detection, structural control, structural evaluation and assessment. Model accuracy depends on both the model structure (the form of the equations) and the model parameters (the coefficients of the equations), and can be generally improved through that process of experimental reconciliation known as model updating. However, modelling errors, including (i) errors in the model structure and (ii) errors in parameters excluded from adjustment, may bias the solution, leading to an updated model which replicates measurements but lacks physical meaning. In this paper, an application of ambient-vibration-based model updating to a large-scale benchmark prototype of a building structure is reported in which both types of error are met. The error in the model structure, originating from unmodelled secondary structural elements unexpectedly working as resonant appendages, is faced through a reduction of the experimental modal model. The error in the model parameters, due to the inevitable constraints imposed on parameters to avoid ill-conditioning and under-determinacy, is faced through a multi-model parameterization approach consisting in the generation and solution of a multitude of models, each characterized by a different set of updating parameters. Results show that modelling errors may significantly impair updating even in the case of seemingly simple systems and that multi-model reasoning, supported by physical insight, may effectively improve the accuracy and robustness of calibration.
This paper provides an overview on development of long-span bridges monitoring in Japan, with emphasis on monitoring strategies, types of monitoring system, and effective utilization of monitoring data. Because of severe environment condition such as high seismic activity and strong wind, bridge monitoring systems in Japan historically put more emphasis on structural evaluation against extreme events. Monitoring data were used to verify design assumptions, update specifications, and facilitate the efficacy of vibration control system. These were among the first objectives of instrumentation of long-span bridges in a framework of monitoring system in Japan. Later, monitoring systems were also utilized to evaluate structural performance under various environment and loading conditions, and to detect the possible structural deterioration over the age of structures. Monitoring systems are also employed as the basis of investigation and decision making for structural repair and/or retrofit when required. More recent interest has been to further extend application of monitoring to facilitate operation and maintenance, through rationalization of risk and asset management by utilizing monitoring data. The paper describes strategies and several examples of monitoring system and lessons learned from structural monitoring of long-span bridges in Japan.
In this article, an additive performance ratio method using structural analysis of both 2D and 3D is introduced to mitigate the complexity of work evaluating structural performances of numerous steel outrigger alternatives in multi-story buildings, especially high-rise buildings. The combined structural analysis process enables to be the design of economic, safe, and as constructional demanding structures by exploiting the advantages of steel, namely: excellent energy dissipation and ductility. First the approach decides the alternative of numerous steel outriggers by a simple 2D analysis module and then the alternative is evaluated by 3D analysis module. Initial structural analyses of outrigger types are carried out through MIDAS Gen 2D modeling, approximately, and then the results appeal structural performance and lead to decide some alternative of outrigger types. ETABS 3D modeling is used with respect to realization and evaluation of exact structural behaviors. The approach reduces computational burden in compared to existing concepts such as full 3D analysis methods. The combined 2D and 3D tools are verified by cycle and displacement tests including comprehensive nonlinear dynamic simulations. The advantages and limitations of the Additive Performance Ratio Approach are highlighted in a case study on a high rise steel-composite building, which targets at designing the optimized alternative to the existing original outrigger for lateral load resisting system.
A simplified framework for the probabilistic estimation of economic losses induced by the structural vulnerability in single-story and single-bay precast industrial buildings is presented. The simplifications introduced in the framework are oriented to the definition of an expeditious procedure adoptable by government agencies and insurance companies for preliminary risk assessment. The economic losses are evaluated considering seismic hazard, structural response, damage resulting from the structural vulnerability and only structural-vulnerability-induced e]conomic losses, i.e., structural repair or reconstruction costs (stock and flow costs) and content losses induced by structural collapse. The uncertainties associated with each step are accounted for via Monte Carlo simulations. The estimation results in a probabilistic description of the seismic risk of portal-like industrial buildings, expressed in terms of economic losses for each occurrence (i.e., seismic event) that owners (i.e., insured) and stakeholders can use to make risk management decisions. The outcome may also be useful for the definition of the insurance premiums and the evaluation of the risks and costs for the owner corresponding to the insurance industrial costs. A prototype of a precast concrete industrial building located in Mirandola, Italy, hit by the 2012 Emilia earthquake, is used as an example of the application of the procedure.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.15
no.3
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pp.409-420
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2002
This paper proposed a technique of structural re-analysis for the evaluation of dynamic responses of bridge structure under moving loads using experimental modal results. For successful structural re-analysis, it is required to have accurate estimation techniques of the modal characteristics of bridge structures. The natural frequencies and mode shapes were identified by direct fourier analysis techniques and damping ratios by the random decrement method, respectively. An interpolation method was also proposed for the extension of mode shape measured on limited DOFs. Second, the structural reanalysis was performed using moving mass model and identified modal parameters. The results from the reanalysis show that the proposed technique is very reasonable to evaluate the actual behavior of bridge structures under moving loads.
The nominal structural stress calculation method proposed by Radaj has included some problems as follows: (a) How the value of the diameter D is decided in the method; (b) It is not possible to estimate nominal structural stress of the spot welded joints with the balanced sheet in-plane load that no general loads are obtained by FE shell analysis. In this paper, the new method for calculating nominal structural stress was proposed to solve above-mentioned problems. The proposed method calculates the nominal structural stress through the circular plate theory in theory of elasticity. This theoretical analysis uses not only general loads but also nodal displacements around spot welding provided by FE shell analysis as boundary condition. Fatigue test data of various spot-welded joints could be arranged in a narrow bandwidth on S-N chart using the nominal structural stresses calculated by proposed method. The fatigue life prediction method using the proposed method for calculating nominal structural stress is useful for the prior evaluation technique that can predict the fatigue life of spot welding by CAE.
Ha, Gee-Joo;Shin, Jong-Hack;Kwak, Yoon-Keun;Kwon, Chil-Sung
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.3
no.3
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pp.129-137
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1999
Reinforced concrete structures using early age concrete were result in the degradation of structural performance due to crack, overload, unexpected vibration and impact load. It demands urgently that reinforced concrete structure using early age concrete should be improved the serviceability and structural performance with the application of new fiber materials. Therefore specimens, designed by the test varibles, such as with or without stirrup and percent of steel fiber incorporated, were constructed and tested to evaluate and develop the structural performance of reinforced steel fiber concrete beam. Based on the test results reported in this study, the following conclusions are made. Specimens, designed by the over 0.75% of steel fiber incorporated, were showed the ductile behavior and failed slowly with flexure and flexure-shear. Comparing with the load-displacement relationship of specimen BSS, designed by the recommendations of the Ministry of Construction and Transportation, reinforced steel fiber concrete beam using early age concrete, over 0.75% of steel fiber incorporated, gets enough load carrying capacity and ductility. Increasing the percent of steel fiber incorporated(0.25~2.0%), the ultimate shear stress of each specimen were increased 12~40% than that of control specimen SSS.
Ramachandra Murthy, A.;Vishnuvardhan, S.;Saravanan, M.;Gandhic, P.
Structural Engineering and Mechanics
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v.72
no.1
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pp.31-41
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2019
Structural integrity assessment of piping components is of paramount important for remaining life prediction, residual strength evaluation and for in-service inspection planning. For accurate prediction of these, a reliable fracture parameter is essential. One of the fracture parameters is stress intensity factor (SIF), which is generally preferred for high strength materials, can be evaluated by using linear elastic fracture mechanics principles. To employ available analytical and numerical procedures for fracture analysis of piping components, it takes considerable amount of time and effort. In view of this, an alternative approach to analytical and finite element analysis, a model based on relevance vector machine (RVM) is developed to predict SIF of part through crack of a piping component under fatigue loading. RVM is based on probabilistic approach and regression and it is established based on Bayesian formulation of a linear model with an appropriate prior that results in a sparse representation. Model for SIF prediction is developed by using MATLAB software wherein 70% of the data has been used for the development of RVM model and rest of the data is used for validation. The predicted SIF is found to be in good agreement with the corresponding analytical solution, and can be used for damage tolerant analysis of structural components.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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