Isavand, S.;Bodaghi, M.;Shakeri, M.;Mohandesi, J. Aghazadeh
Steel and Composite Structures
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v.18
no.1
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pp.1-28
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2015
In this paper, the dynamic response of functionally gradient steel (FGS) composite cylindrical panels in steady-state thermal environments subjected to impulsive loads is investigated for the first time. FGSs composed of graded ferritic and austenitic regions together with bainite and martensite intermediate layers are analyzed. Thermo-mechanical material properties of FGS composites are predicted according to the microhardness profile of FGS composites and approximated with appropriate functions. Based on the three-dimensional theory of thermo-elasticity, the governing equations of motionare derived in spatial and time domains. These equations are solved using the hybrid Fourier series expansion-Galerkin finite element method-Newmark approach for simply supported boundary conditions. The present solution is then applied to the thermo-elastic dynamic analysis of cylindrical panels with three different arrangements of material compositions of FGSs including ${\alpha}{\beta}{\gamma}M{\gamma}$, ${\alpha}{\beta}{\gamma}{\beta}{\alpha}$ and ${\gamma}{\beta}{\alpha}{\beta}{\gamma}$ composites. Benchmark results on the displacement and stress time-histories of FGS cylindrical panels in thermal environments under various pulse loads are presented and discussed in detail. Due to the absence of similar results in the specialized literature, this paper is likely to fill a gap in the state of the art of this problem, and provide pertinent results that are instrumental in the design of FGS structures under time-dependent mechanical loadings.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.1
no.1
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pp.104-110
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1997
To predict the effect of ring expansion and ring compression on residual stress relief of Al 7175 ring rot]s, 2-D axisymmetric thermal analysis and elastoplastic analysis were performed. The residual stress distributions along the thickness of T73, T7351 and T7352 treated rings were measured using three step sectioning method. The measured results were compared to numerical ones for quenched and stress relieved rings. After quenching, calculated hoop and axial residual stresses were similar to measured ones for T73 treated rings. The residual stresses of T7351 and T7352 treated rings were decreased remarkably compared to T73 treated rings. The effect of axial residual stress relief was superior to that of hoop one, and also ring compression to ring expansion. It was concluded that ring compression is advantageous over ring expansion in view of stress relief effect and practicality, and vice versa in view of dimensional control and press power.
An efficient segregated algorithm for the coupling of velocity and pressure of incompressible fluid flow, called IDEAL Inner Doubly-Iterative Efficient Algorithm for Linked-Equations), has been proposed by the present authors. In the algorithm there exist double inner iterative processes for pressure equation at each iteration level, which almost completely overcome two approximations in SIMPLE algorithm. Thus the coupling between velocity and pressure is fully guaranteed, greatly enhancing the convergence rate and stability of solution process. The performance of the IDEAL algorithm for three-dimensional incompressible fluid flow and heat transfer problems is analyzed and a systemic comparison is made between the algorithm and three other most widely-used algorithms (SIMPLER, SIMPLEC and PISO). It is found that the IDEAL algorithm is the most robust and the most efficient one among the four algorithms compared. This new algorithm is used for the velocity prediction of a new interface capturing method. VOSET, also proposed by the present author. It is found that the combination of VOSET and IDEAL can appreciably enhance both the interface capture accuracy and convergence rate of computations.
An efficient segregated algorithm for the coupling of velocity and pressure of incompressible fluid flow, called IDEAL (Inner Doubly-Iterative Efficient Algorithm for Linked-Equations), has been proposed by the present authors. In the algorithm there exist double inner iterative processes for pressure equation at each iteration level, which almost completely overcome two approximations in SIMPLE algorithm. Thus the coupling between velocity and pressure is fully guaranteed, greatly enhancing the convergence rate and stability of solution process. The performance of the IDEAL algorithm for three-dimensional incompressible fluid flow and heat transfer problems is analyzed and a systemic comparison is made between the algorithm and three other most widely-used algorithms (SIMPLER, SIMPLEC and PISO). It is found that the IDEAL algorithm is the most robust and the most efficient one among the four algorithms compared. This new algorithm is used for the velocity prediction of a new interface capturing method -VOSET, also proposed by the present author. It is found that the combination of VOSET and IDEAL can appreciably enhance both the interface capture accuracy and convergence rate of computations.
In Geum River of Korea, three multi-purpose weirs were built at the downstream of Daecheong Reservoir during the Four Major River Restoration Project (FMRRP). The weirs have altered the hydraulic characteristics of the river, and consequently transformed the large areas of flowing ecosystem to deep and wide stagnant environment. In every summer, a thermal stratification occurred near the Baekje Weir having mean depth of 4.0 m, and the surface algal blooms dominated by buoyant cyanobacteria have been frequently formed after the FMRRP. The objective of this study was to investigate the relationship between flow velocity and thermal stability of the waterbody using a three-dimensional (3D) hydrodynamic model (EFDC+) after calibration against the thermistor chain data obtained in 2014. A new Sigma-Zed vertical grid system of EFDC+ that minimize the pressure gradient errors was used to better simulate the thermodynamics of the waterbody. The model reasonably simulated the vertical profiles of the observed water temperatures. The vertical mean flow velocity and the Richardson Number (Ri) that represents the stability of waterbody were estimated for various management water levels and flow rates scenarios. The results indicated that the thermal stability of the waterbody is mostly high ($Ri{\gg}0.25$) enough to establish stratification, and largely depend on the flow velocity. The critical flow velocity that can avoid a persistent thermal stratification was found to be approximately 0.1 m/s.
This research sought to analyze the characteristics of breast movement at the treadmill activity levels. It also examined the effect of wearing a sports bra in reducing breast displacement. The subjects for the data collection were females in their 20s (n=2) with C-cup size breast. The experimental conditions were three different moving speeds (4 km/h, jogging: 7 km/h, and sprinting: 10 km/h) and two types of sports bras. Three dimensional breast displacement was measured. The displacement of the right nipple point was measured with a 3D motion analyzer. The results show that the breasts were greatly displaced from the walking speed (4 km/h) when subjects did not wear any bra. Whereas their breast displacement distance decreased remarkably when they wore sports bras. The nipple point moved 42~44 mm in the vertical direction at walking speed with naked condition. But it was reduced by 80% after wearing sports bras. When subjects running (7 km/h, 10 km/h) without any bra, the nipple point moved 122~141 mm. However it was reduced by 60~70% when they wore sports bras. The apartment time (time delay) between at the highest point of the upper body and the nipple was 0.25 seconds at the running speeds (7 km/h, 10 km/h) without wearing any bra. After wearing sports bras, the time delay was cut to 0.06~0.12 seconds. These results implies that without wearing any bra the skin surrounding the breasts might be seriously pulled at running activity. The functional sports bra suppress breast movement. It might prevent the sagging of breasts by preventing the damage of the Cooper's ligaments.
Steel plate shear walls (SPSWs) are one of the most important and widely used lateral load-bearing systems. The reason for this is easier execution than reinforced concrete (RC) shear walls, faster construction time, and lower final weight of the structure. However, the main drawback of SPSWs is premature buckling in low drift ratios, which affects the energy absorption capacity and global performance of the system. To address this problem, two groups of SPSWs under cyclic loading were investigated using the finite element method (FEM). In the first group, several series of circular rings have been used and in the second group, a new type of SPSW with concentric circular rings (CCRs) has been introduced. Numerous parameters include in yield stress of steel plate wall materials, steel panel thickness, and ring width were considered in nonlinear static analysis. At first, a three-dimensional (3D) numerical model was validated using three sets of laboratory SPSWs and the difference in results between numerical models and experimental specimens was less than 5% in all cases. The results of numerical models revealed that the full SPSW undergoes shear buckling at a drift ratio of 0.2% and its hysteresis behavior has a pinching in the middle part of load-drift ratio curve. Whereas, in the two categories of proposed SPSWs, the hysteresis behavior is complete and stable, and in most cases no capacity degradation of up to 6% drift ratio has been observed. Also, in most numerical models, the tangential stiffness remains almost constant in each cycle. Finally, for the innovative SPSW, a relationship was suggested to determine the shear capacity of the proposed steel wall relative to the wall slenderness coefficient.
The initial motivation in colloid science and engineering was driven by the fact that colloids can serve as excellent models to study atomic and molecular behavior at the mesoscale or microscale. The thermal behaviors of actual atoms and molecules are similar to those of colloids at the mesoscale or microscale, with the primary distinction being the slower dynamics of the latter. While atoms and molecules are challenging to observe directly in situ, colloidal motions can be easily monitored in situ using simple and versatile optical microscopic imaging. This foundational approach in colloid research persisted until the 1980s, and began to be extensively implemented in optics and photonics research in the 1990s. This shift in research direction was brought by an interplay of several factors. In 1987, Yablonovitch and John modernized the concept of photonic crystals (initially conceptualized by Lord Rayleigh in 1887). Around this time, mesoscale dielectric colloids, which were predominantly in a suspended state, began to be self-assembled into three-dimensional (3D) crystals. For photonic crystals operating at optical frequencies (visible to near-infrared), mesoscale crystal units are needed. At that time, no manufacturing process could achieve this, except through colloidal self-assembly. This convergence of the thirst for advances in optics and photonics and the interest in the expanding field of colloids led to a significant shift in the research paradigm of colloids. Initially limited to polymers and ceramics, colloidal elements subsequently expanded to include semiconductors, metals, and DNA after the year 2000. As a result, the application of colloids extended beyond dielectric-based photonic crystals to encompass plasmonics, metamaterials, and metasurfaces, shaping the present field of colloidal optics and photonics. In this review we aim to introduce the research trajectory of colloidal optics and photonics over the past three decades; To elucidate the utility of colloids in photonic crystals, plasmonics, and metamaterials; And to present the challenges that must be overcome and potential research prospects for the future.
PURPOSE. To explore whether there is matching relation between the length and the tilting angle of terminal implants in the All-on-Four protocol by studying the effects of different implant configurations on stress distributions of implant, bone, and framework. MATERIALS AND METHODS. Four implants were employed to support a full-arch fixed prosthesis and five three-dimensional finite element models were established with CT images, based on the length (S and L) and distal tilt angle ($0^{\circ}$, $30^{\circ}$ and $45^{\circ}$) of terminal implants for an edentulous mandible, which named: Tilt0-S, Tilt30-S, Tilt30-L, Tilt45-S and Tilt45-L. An oblique 240 N was loaded at second molar. The von Mises Stresses were analyzed. The implants were consecutively named #1 to #4 from the loading point. RESULTS. 1) Tilt0-S had the greatest stress on the implants, with the other groups exhibiting variable reductions; the four implants of Tilt45-L demonstrated the greatest reduction in stress. 2) Tilt0-S had the greatest stress at bone around #1 implant neck, and Tilt45-L exhibited the least stress, which was a 36.3% reduction compared to Tilt0-S. 3) The greatest stress in the framework was found on the cantilevers distal to #1 implant. Tilt45-S exhibited the least stress. CONCLUSION. Matching different length and tilting angle of the terminal implants led to variable stress reductions on implants, bone and the superstructure. By optimizing implant configuration, the reduction of stress on implants and surrounding bone could be maximized. Under the present condition, Tilt45-L was the preferred configuration. Further clinical testings are required.
Objective : The aim of this study was to evaluate the utility of volume-rendered helical computerized tomography (CT) angiography focusing tracheostomy tube and innominate artery for prevention of tracheoinnominate artery fistula. Methods : The authors retrospectively analyzed 22 patients with tracheostomy who had checked CT angiography. To evaluate the relationship between tracheostomy tube and innominate artery, we divided into three categories. First proximal tube position based on cervical vertebra, named "tracheostomy tube departure level (TTDL)". Second, distal tube position and course of innominate artery, named "tracheostomy tube-innominate artery configuration (TTIC)". Third, the gap between the tube and innominate artery, named "tracheostomy tube to innominate artery gap (TTIG)". The TTDL/TTIC and TTIG are based on 3-dimensional (3D) reconstruction around tracheostomy and enhanced axial slices of upper chest, respectively. Results : First, mean TTDL was $6.8{\pm}0.6$. Five cases (23%) were lower than C7 vertebra. Second, TTIC were remote to innominate artery (2 cases; 9.1 %), matched with it (14 cases; 63.6%) or crossed it (6 cases; 27.3%). Only 9% of cases were definitely free from innominate artery injury. Third, average TTIG was $4.3{\pm}4.6$ mm. Surprisingly, in 6 cases (27.3%), innominate artery, trachea wall and tracheostomy tube were tightly attached all together, thus have much higher probability of erosion. Conclusion : If low TTDL, match or crossing type TTIC with reverse-L shaped innominate artery, small trachea and thin TTIG are accompanied all together, we may seriously consider early plugging and tube removal.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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