The first case study was a numerica

The first case study was a numerical study on a bridge pier subject to scouring. The bridge pier was modelled by conventional finite element methods, and its dynamic acceleration responses to water flow forces were calculated and then taken to estimate the energy harvested by the MEH. The calculated energy from the scouring pier was compared to that from the non-scouring pier to investigate whether or not the harvested energy was sensitive to pier scouring. Details of the numerical study and the results are presented and discussed as follows.Our target bridge pier (shown in Figure 3) was of a typical frame type often seen in Japanese suburbs. It consisted of 4 columns rigidly connected by a pier cap to support the superstructure above it. The dimensions of its components were referred to its design drawings and truthfully assigned in our finite element model. Its 4 columns and the pier cap were modelled with 3D beam elements, and the bridge deck was lumped as point masses on the pier top. The pier was made of concrete, whose density was assumed 2400 kg/m3, Young’s modulus 30 GPa, and poison ratio 0.2. Pier-soil contact was simplified as fixed boundary condition, where the pier was fixed at a level soil surface and the sections buried inside the soil was ignored. Scouring was simplified as a linearly tilted soil surface as the dashed lines shown in the same figure (Figure 3).Conducting the eigenvalue analysis on the finite element model, we could get the model’s modal properties. The first 9 modes for both non-scouring and scouring cases are shown in Figure 4. Obviously, the pier’s modal frequency presented a significant change when the pier suffered from scouring. For example, the frequency of the first in-plane bending mode (i.e. Mode 1 in Figure 4) dropped from 5.90 Hz to 4.75 Hz, the frequency of the first out of-plane bending mode (i.e. Mode 2) dropped from 15.20 Hz to 11.66 Hz, etc.Water flow pressure is almost the same in the vertical direction along the pier (Nasim et al. 2019), so the water flow force was simplified as a concentrated force at the middle height of the water layer. Since the 4 columns were closely aligned, where their spacing was only twice the diameter, it would be complex to consider the turbulence between them. As a result, we assumed the water flow force only exerts on the first column upstream. According to a previous work (Wang et al. 2015), the water flow force F on a bridge pier can be written as

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

กรณีศึกษาแรกคือการศึกษาเชิงตัวเลขบนท่าเรือสะพานที่ต้องกำจัดสิ่งสกปรก ท่าเรือสะพานถูกสร้างแบบจำลองโดยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ทั่วไป และการตอบสนองความเร่งแบบไดนามิกต่อแรงไหลของน้ำได้รับการคำนวณแล้วนำไปประเมินพลังงานที่ MEH เก็บเกี่ยวได้ พลังงานที่คำนวณได้จากท่าเรือกำจัดสิ่งสกปรกนั้นถูกนำมาเปรียบเทียบกับพลังงานจากท่าเรือที่ไม่กำจัดสิ่งสกปรกเพื่อตรวจสอบว่าพลังงานที่เก็บเกี่ยวมีความไวต่อการกำจัดสิ่งสกปรกบนท่าเรือหรือไม่ รายละเอียดของการศึกษาเชิงตัวเลขและผลการวิจัยมีการนำเสนอและอภิปรายดังนี้ ท่าเรือสะพานเป้าหมายของเรา (แสดงในรูปที่ 3) เป็นประเภทเฟรมทั่วไปที่มักพบเห็นในเขตชานเมืองของญี่ปุ่น ประกอบด้วยเสา 4 เสาที่เชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนาด้วยฝาครอบท่าเรือเพื่อรองรับโครงสร้างส่วนบนด้านบน ขนาดของส่วนประกอบต่างๆ อ้างอิงจากแบบการออกแบบและได้รับการกำหนดตามความเป็นจริงในแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ของเรา เสาทั้ง 4 ต้นและฝาท่าเรือจำลองด้วยองค์ประกอบลำแสง 3 มิติ และดาดฟ้าสะพานก็ถูกรวมเป็นก้อนเป็นจุดบนยอดท่าเรือ ท่าเรือทำจากคอนกรีต ซึ่งมีความหนาแน่นอยู่ที่ 2,400 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร โมดูลัสยัง 30 GPa และอัตราส่วนพิษ 0.2 การสัมผัสดินระหว่างท่าเรือถูกทำให้ง่ายขึ้นโดยมีเงื่อนไขขอบเขตคงที่ โดยที่ตอม่อได้รับการแก้ไขที่ระดับผิวดินและส่วนที่ฝังอยู่ในดินจะถูกละเว้น การกำจัดสิ่งสกปรกทำได้ง่ายขึ้นเนื่องจากพื้นผิวดินเอียงเป็นเส้นตรงตามเส้นประที่แสดงในรูปเดียวกัน (รูปที่ 3) เมื่อดำเนินการวิเคราะห์ค่าลักษณะเฉพาะของแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ เราจะได้คุณสมบัติโมดอลของแบบจำลอง โหมด 9 โหมดแรกสำหรับทั้งกรณีที่ไม่ทำความสะอาดและกำจัดสิ่งสกปรกจะแสดงในรูปที่ 4 เห็นได้ชัดว่าความถี่โมดัลของท่าเรือนำเสนอการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเมื่อท่าเรือประสบปัญหาจากการกำจัดสิ่งสกปรก ตัวอย่างเช่น ความถี่ของโหมดการดัดงอนอกระนาบครั้งแรก (เช่น โหมด 1 ในรูปที่ 4) ลดลงจาก 5.90 Hz เป็น 4.75 Hz ความถี่ของโหมดการดัดงอนอกระนาบครั้งแรก (เช่น โหมด 2) ลดลงจาก 15.20 Hz เป็น 11.66 เฮิรตซ์ เป็นต้นแรงดันการไหลของน้ำเกือบจะเท่ากันในทิศทางแนวตั้งตามแนวท่าเรือ (Nasim et al. 2019) ดังนั้นแรงไหลของน้ำจึงถูกทำให้ง่ายขึ้นโดยเป็นแรงที่มีความเข้มข้นที่ความสูงตรงกลางของชั้นน้ำ เนื่องจากคอลัมน์ทั้ง 4 เรียงชิดกัน โดยมีระยะห่างเพียงสองเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลาง จึงเป็นเรื่องยากที่จะพิจารณาความปั่นป่วนระหว่างคอลัมน์เหล่านี้ เป็นผลให้เราสันนิษฐานว่าแรงไหลของน้ำออกแรงเฉพาะที่คอลัมน์แรกต้นน้ำเท่านั้น จากงานก่อนหน้า (Wang et al. 2015) แรงการไหลของน้ำ F บนตอม่อสะพานสามารถเขียนได้เป็น

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

กรณีศึกษาแรกเป็นการศึกษาเชิงตัวเลขของการชะล้างเสาตอม่อ การสร้างแบบจำลองของท่าเรือด้วยวิธีการองค์ประกอบ จำกัด แบบดั้งเดิมคำนวณการตอบสนองต่อการเร่งความเร็วแบบไดนามิกต่อกระแสน้ำและจากนั้นประเมินพลังงานที่ได้รับจาก MEH เปรียบเทียบพลังงานที่คำนวณของท่าเรือล้างกับพลังงานของท่าเรือที่ไม่ล้างเพื่อศึกษาว่าพลังงานที่เก็บเกี่ยวมีความไวต่อการล้างท่าเรือหรือไม่ รายละเอียดและผลการวิจัยเชิงตัวเลขมีดังนี้
ท่าเรือเป้าหมายของเรา (ภาพที่ 3) เป็นประเภทเฟรมทั่วไปที่พบได้ทั่วไปในเขตชานเมืองของญี่ปุ่น มันประกอบด้วย 4 คอลัมน์ที่เชื่อมต่ออย่างแข็งขันโดยหมวกท่าเรือเพื่อรองรับโครงสร้างด้านบนของมัน ขนาดของสมาชิกอ้างอิงถึงภาพวาดการออกแบบและจัดสรรอย่างแท้จริงในรูปแบบ FEM ของเรา คอลัมน์ 4 และฝาท่าเรือเป็นแบบจำลองของหน่วยคานสามมิติและดาดฟ้ามีความเข้มข้นของมวลจุดบนท่าเรือ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

กรณีศึกษาครั้งแรกคือการศึกษาเชิงตัวเลขของสะพานที่ถูกล้าง การคํานวณการตอบสนองการเร่งความเร็วแบบไดนามิกต่อการไหลของน้ําโดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์แบบดั้งเดิมและใช้เพื่อประเมินพลังงานที่เก็บรวบรวมโดยMEH พลังงานที่คํานวณได้ของเพลาสะพานถูกนํามาเปรียบเทียบกับพลังงานที่คํานวณได้ของเพลาสะพานที่ไม่ใช่เพลาเพื่อตรวจสอบว่าพลังงานที่เก็บรวบรวมมีความไวต่อการขัดผิวสะพานหรือไม่ รายละเอียดและผลการวิจัยเชิงตัวเลขมีดังต่อไปนี้
เป้าหมายสะพาน(แสดงในรูปที่3 )เป็นกรอบทั่วไปที่พบในเขตชานเมืองของประเทศญี่ปุ่น ประกอบด้วย4เสาเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนาโดยฝาครอบไททาเนียมเพื่อรองรับโครงสร้างด้านบน ขนาดของส่วนประกอบจะอ้างอิงถึงภาพวาดการออกแบบและระบุไว้ในรูปแบบองค์ประกอบจํากัดของเรา สี่คอลัมน์และฝาครอบของสะพานถูกจําลองโดยองค์ประกอบลําแสงสามมิติและพื้นผิวของสะพานมุ่งเน้นไปที่มวลจุดบนหลังคา สะพานสะพานทําจากคอนกรีตความหนาแน่นของมันถูกสันนิษฐานไว้ที่2,400กิโลกรัม/ m 3โมดูลัสของyoungคือ30 GPaและอัตราส่วนความเป็นพิษเท่ากับ0.2 การสัมผัสกับสะพานสะพาน-ดินจะลดลงเป็นเงื่อนไขขอบเขตคงที่สะพานสะพานจะยึดติดกับพื้นผิวดินแนวนอนและส่วนที่ฝังอยู่ในดินจะถูกละเลย การล้างข้อมูลจะลดลงเป็นพื้นผิวของดินที่เอียงเป็นเส้นตรงตามที่แสดงในรูปเดียวกัน(รูปที่3 )
การวิเคราะห์ค่าeigenvalueของแบบจําลององค์ประกอบจํากัดจะได้รับลักษณะทางกิริยาของแบบจําลอง เก้าโหมดแรกที่ไม่มีการล้างและล้างข้อมูลจะแสดงในรูปที่4 เห็นได้ชัดว่าเมื่อสะพานถูกขัดขวางความถี่กิริยาของสะพานมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสําคัญ ตัวอย่างเช่นความถี่ของโหมดดัดภายในระนาบแรก(โหมด1ในรูปที่4 )ลดลงจาก5.90 Hzเป็น4.75 Hzและความถี่ของโหมดดัดภายนอกระนาบแรก(โหมด2 )ลดลงจาก15.20 Hzเป็น11.66 Hzและอื่นๆ
ความดันการไหลของน้ําเกือบจะเหมือนกันในแนวตั้งตามแนวสะพาน( Nasim et al. 2019 )ดังนั้นการไหลของน้ําจึงลดลงเป็นแรงเข้มข้นที่ความสูงกลางของน้ํา เนื่องจากคอลัมน์สี่คอลัมน์มีการจัดเรียงอย่างใกล้ชิดและระยะห่างเพียงสองเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางการพิจารณาความวุ่นวายระหว่างพวกเขาจะซับซ้อน ดังนั้นเราสมมติว่าการไหลของน้ําทํางานเฉพาะกับคอลัมน์แรกของต้นน้ําเท่านั้น จากงานก่อนหน้านี้(วังฯลฯ,2015 )การไหลของน้ําบนสะพานสามารถเขียนได้