The main objective of this research is to present the procedures of combining topology, shape & sizing optimization for truss structure by employing strain energy as objective function under the constraints of volume fractions which yield more general solution than that of total weight approach. Genetic Algorithm (GA) is used as searching engine for the convergence solution. A number of algorithms from previous research are used for evaluating the feasibility and stability of candidate to accelerate convergence and reduce the computational effort. It is followed by solving problem for topology & shape optimization and topology, shape & sizing optimization of truss structure to illustrate the feasibility of applying the objective function of strain energy throughout optimization stages.
This paper presents the systematic approach to positively skewed shape of instantaneous unit hydrograph (IUH), that is one of the universal features of hydrologic response function. To this end an analytical expression of statistical moments for IUH is derived within the framework of geomorphologic instantaneous unit hydrograph (GIUH) theory and quantified according to the concept of hydrodynamic, geomorphologic and kinematic heterogeneity. There is a big scale difference between hillslope and channel flow path system. Although the former has the much smaller level of scale its variation coefficient tends to be higher and coefficient of skewness has the different trend than the latter. The shape of IUH is likely to be much more affected by kinematic heterogeneity rather than hydrodynamic heterogeneity and its combined effect with geomorphologic heterogeneity is the major cause of skewing hydrologic response function. Statistical features of hillslope and channel flow path can be transferred into hydrologic response function in the form of dimensionless statistics and their relative importance forms the general shape of hydrologic response function.
This article discusses the dynamic response of Bernoulli-Euler straight beam with angular elastic supports subjected to moving load with variable velocity. A new engineering approach for determination of the dynamic effect from the moving load on the stressed and strained state of the beam has been developed. A dynamic coefficient, a ratio of the dynamic to the static deflection of the beam, has been defined on the base of an infinite geometrical absolutely summable series. Generalization of the R. Willis' equation has been carried out: generalized boundary conditions have been introduced; the generalized elastic curve's equation on the base of infinite trigonometric series method has been obtained; the forces of inertia from normal and Coriolis accelerations and reduced beam mass have been taken into account. The influence of the boundary conditions and kinematic characteristics of the moving load on the dynamic coefficient has been investigated. As a result, the dynamic stressed and strained state has been obtained as a multiplication of the static one with the dynamic coefficient. The developed approach has been compared with a finite element one for a concrete engineering case and thus its authenticity has been proved.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.3
no.4
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pp.509-523
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2005
We are developing a novel framework, PRIDE (PRediction In Dynamic Environments), to perform moving object prediction (MOP) for autonomous ground vehicles. The underlying concept is based upon a multi-resolutional, hierarchical approach which incorporates multiple prediction algorithms into a single, unifying framework. The lower levels of the framework utilize estimation-theoretic short-term predictions while the upper levels utilize a probabilistic prediction approach based on situation recognition with an underlying cost model. The estimation-theoretic short-term prediction is via an extended Kalman filter-based algorithm using sensor data to predict the future location of moving objects with an associated confidence measure. The proposed estimation-theoretic approach does not incorporate a priori knowledge such as road networks and traffic signage and assumes uninfluenced constant trajectory and is thus suited for short-term prediction in both on-road and off-road driving. In this article, we analyze the complementary role played by vehicle kinematic models in such short-term prediction of moving objects. In particular, the importance of vehicle process models and their effect on predicting the positions and orientations of moving objects for autonomous ground vehicle navigation are examined. We present results using field data obtained from different autonomous ground vehicles operating in outdoor environments.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.14
no.7
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pp.144-153
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1997
The inverse kinematics problem of a reclaimer which excavates and transports raw materials in a raw yard is investigated. Because of the geometric feature of the equipment in which scooping buckets are attached around the rotating disk, kinematic redundancy occurs in determining joint variable. Link coordinates are introduced following the Denavit-Hartenbery representation. For a given excavation point the forward kinematics yields 3 equations, however the number of involved joint variables in the equations is four. It is shown that the rotating disk at the end of the boom provides an extra passive degree of freedom. Two approaches are investigated in obtaining inverse kinematics solutions. The first method pre-assigns the height of excavation point which can be determined through path planning. A closed form solution is obtained for the first approach. The second method exploits the orthogonality between the normal vector at the excavation point and the z axis of the end-effector coordinate system. The geometry near the reclaiming point has been approximated as a plane, and the plane equation has been obtained by the least square method considering 8 adjacent points near the point. A closed form solution is not found for the second approach, however a linear approximate solution is provided.
This paper discusses a refined model for investigating the micro-mechanical behavior of beam-like structures, which are composed of various elastic moduli and complex geometries varying through the cross-section directions and are also periodically-repeated and heterogeneous along the axial direction. Following the previous work (Lee and Yu, 2011), the original three-dimensional static problem is first formulated in a unified and compact form using the concept of decomposition of the rotation tensor. Taking advantage of the smallness of the cross-sectional dimension-to-length parameter and the micro-to-macro heterogeneity, while also performing homogenization along the dimensional reduction simultaneously, the variational asymptotic method is rigorously used to construct a total energy function, which is asymptotically correct up to the second order. Furthermore, through the transformation procedure based on the pure kinematic relations and the linearized equilibrium equations, a generalized Timoshenko model is systematically established. For the purpose of dealing with realistic and complex geometries and constituent materials at the microscopic level, this present approach is incorporated into a commercial analysis package. A few examples available in literature are used to demonstrate the consistency and efficiency of this proposed model, especially for the structures, in which the effects of transverse shear deformations are significant.
The objective of this paper is to present an analytical solution in deep water waves and verify the validity of the theory (Shin, 2015). Hence this is a follow-up to Shin (2015). Instead of a variational approach, another approach was considered for a more accurate assessment in this study. The products of two coefficients were not neglected in this study. The two wave profiles from the KFSBC and DFSBC were evaluated at N discrete points on the free-surface, and the combination coefficients were determined for when the two curves pass the discrete points. Thus, the solution satisfies the differential equation (DE), bottom boundary condition (BBC), and the kinematic free surface boundary condition (KFSBC) exactly. The error in the dynamic free surface boundary condition (DFSBC) is less than 0.003%. The wave theory was simplified based on the assumption tanh $D{\approx}1$ in this paper. Unlike the perturbation method, the results are possible for steep waves and can be calculated without iteration. The result is very simple compared to the 5th Stokes' theory. Stokes' breaking-wave criterion has been checked in this study.
We present a machine learning approach to estimating stellar atmospheric parameters, effective temperature (Teff), surface gravity (log g), and metallicity ([Fe/H]) for stars observed during the course of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). For training a neural network, we randomly sampled the SDSS data with stellar parameters available from SEGUE Stellar Parameter Pipeline (SSPP) to cover the parameter space as wide as possible. We selected stars that are not included in the training sample as validation sample to determine the accuracy and precision of each parameter. We also divided the training and validation samples into four groups that cover signal-to-noise ratio (S/N) of 10-20, 20-30, 30-50, and over 50 to assess the effect of S/N on the parameter estimation. We find from the comparison of the network-driven parameters with the SSPP ones the range of the uncertainties of 73~123 K in Teff, 0.18~0.42 dex in log g, and 0.12~0.25 dex in [Fe/H], respectively, depending on the S/N range adopted. We conclude that these precisions are high enough to study the chemical and kinematic properties of the Galactic disk and halo stars, and we will attempt to apply this technique to Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST), which plans to obtain about 8 million stellar spectra, in order to estimate stellar parameters.
Domen Seruga;Jernej Klemenc;Simon Oman;Marko Nagode
Coupled systems mechanics
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v.12
no.5
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pp.409-418
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2023
A coupled algorithm is proposed which first considers the creation of porous structure of the material and then the simulations of response of mechanical components with porous structure to a variable load history. The simulations are carried out by the Prandtl operator approach in the finite element method (FEM) which enables structural simulations of mechanical components subjected to variable thermomechanical loads. Temperature-dependent material properties and multilinear kinematic hardening of the material can be taken into account by this approach. Several simulations are then performed for a tensile-compressive specimen made of a generic porous structure and mechanical properties of Aluminium alloy AlSi9Cu3. Variable mechanical load history has been applied to the specimens under constant temperature conditions. Comparison of the simulation results shows a considerable elastoplastic stress-strain response in the vicinity of pores whilst the surface of the gauge-length of the specimen remains in the elastic region of the material. Moreover, the distribution of the pore sizes seems more influential to the stress-strain field during the loading than their radial position in the gauge-length.
The line shape functions for the Doppler-broadened gamma ray spectrum are considered in the $^{10}B(n,{\alpha}{\gamma})^7Li$ reaction occurring in a surrounding medium where the excited $^7Li$ nucleus is slowed down and stopped before decay. The phenomenological form of the stopping power was used for the broadening effect. Convolution with the detailed response of a germanium detector is taken into consideration for the simplest case of solely electronic stopping. A numerical study for the analysis of $^{10}B$ by thermal neutron capture is conducted by performing a parametric search and fitting the measured spectrum in a least-squares approach. In comparison with the previous numerical approach using the same analysis, the computational speed is increased and reliable information concerning the stopping power of the medium is obtained while estimating the uncertainty. Implementation of the routine analysis of $^{10}B$ is facilitated on a recent version of the gamma ray spectrum analysis package HyperGam.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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