Ozge Ozdemir;Huseyin Ural;Alexandre de Macedo Wahrhaftig
Advances in nano research
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v.16
no.5
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pp.445-458
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2024
The objective of this paper is to present free vibration and static stability analyses of rotating composite beams reinforced with carbon nanotubes (CNTs) under uniform thermal loads. Beam structural equations and CNT-reinforced composite (CNTRC) beam formulations are derived based on Timoshenko beam theory (TBT). The temperature-dependent properties of the beam material, such as the elastic modulus, shear modulus, and material density, are assumed to vary over the thickness according to the rule of mixture. The beam material is modeled as a mixture of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) in an isotropic matrix. The SWCNTs are aligned and distributed in the isotropic matrix with different patterns of reinforcement, namely the UD (uniform), FG-O, FG-V, FG- Λ and FG-X distributions, where FG-V and FG- Λ are asymmetric patterns. Numerical examples are presented to illustrate the effects of several essential parameters, including the rotational speed, hub radius, effective material properties, slenderness ratio, boundary conditions, thermal force, and moments due to temperature variation. To the best of the authors' knowledge, this study represents the first attempt at the finite element modeling of rotating CNTRC Timoshenko beams under a thermal environment. The results are presented in tables and figures for both symmetric and asymmetric distribution patterns, and can be used as benchmarks for further validation.
Development of pressure sensors for harsh environments with high pressure, humidity, and temperature is essential for many applications in the aerospace, marine, and automobile industries. However, existing materials such as polymers, adhesives, and semiconductors are not suitable for these conditions and require materials that are less sensitive to the external environment. This study proposed a pressure sensor that could withstand harsh environments and had high durability and precision. The sensor comprised a piezoresistor pattern and an insulating film directly formed on a stainless-steel membrane. To achieve the highest sensitivity, a pattern design method was proposed that considered the stress distribution in a circular membrane using finite element analysis. The manufacturing process involved depositing and etching a dielectric insulating film and metal piezoresistive material, resulting in a device with high linearity and slight hysteresis in the range of a maximum of 40 atm. The simplicity and effectiveness of this sensor render it a promising candidate for various applications in extreme environments.
The automobile industry is a wide range of related industries, including parts manufacturing and vehicle assembly, press processing is an essential element in making automobiles. Press processing is a processing method for metal sheets that has relatively high dimensional and shape precision and is suitable for mass production. It refers to processing by attaching a special tool, a mold, to a press machine. Recently, the automobile industry is attempting to reduce the weight of automobiles in order to reduce carbon emissions due to global warming, and the use of high-strength steel sheets, which are lighter than general structural steel sheets, is a natural trend. Shear processing is required to use high-strength steel, and the shape of the shear surface created by shear processing has a significant impact on the quality of the automobile. Therefore, various methods are being attempted to improve the share surface during shear processing. Among them, shaving processing is a method of shearing the primary shearing area again, and it is difficult to obtain an accurate answer because complex deformation occurs in the microscopic shear area. Therefore, in this study, the effect of machining allowance on shaving processing was analyzed using the finite element method using high-strength steel plate (SPFH590), and the differences were compared and examined through actual experiments under the same conditions.
Cherfi Mohamed;Zagane Mohammed El Sallah;Moulgada Abdelmadjid;Ait Kaci Djafar;Benouis Ali;Zahi Rachid;Sahli Abderahmen
Structural Engineering and Mechanics
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v.91
no.3
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pp.251-262
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2024
Numerical modeling using the finite element method (FEM) offers crucial insights into the mechanical behavior of prostheses, including stress and strain distribution, load transfer, and stress intensity factors. Analyzing cracking in PMMA surgical cement (polymethylmethacrylate) for total hip prostheses (THP) is essential for understanding the loosening phenomenon, as the rupture of orthopedic cement is a primary cause. By understanding various failure mechanisms, significant advancements in cemented total prostheses can be achieved. This study performed a numerical analysis using a 3D FEM model to evaluate stress levels in different THP models, aiming to model damage in the orthopedic cement used in total hip arthroplasty. Utilizing ABAQUS software, FEM, and XFEM, the damage in three types of THPs-Charnley (CMK3), Osteal (BM3), and THOMPSON was modeled under stumbling loading conditions. XFEM allowed for the consideration of crack propagation between the cement and bone, while the GEARING criterion employed a user-defined field subroutine to model damage parameters. The study's findings can contribute to improving implant fixation techniques and preventing postoperative complications in orthopedic surgery.
The in-situ stresses of concrete are an essential index for assessing the safety performance of concrete structures. Conventional methods for pore pressure release often face challenges in selecting drilling ring parameters, uncontrollable stress release, and unstable detection accuracy. In this paper, the parameters affecting the results of the concrete ring hole stress release method are cross-combined, and finite elements are used to simulate the combined parameters and extract the stress release values to establish a training set. The GridSearchCV function is utilized to determine the optimal hyperparameters. The mean absolute error (MAE), root mean square error (RMSE), and coefficient of determination (R2) are used as evaluation indexes to train the gradient boosting decision tree (GBDT) algorithm, and the other three common algorithms are compared. The RMSE of the GBDT algorithm for the test set is 4.499, and the R2 of the GBDT algorithm for the test set is 0.962, which is 9.66% higher than the R2 of the best-performing comparison algorithm. The model generated by the GBDT algorithm can accurately calculate the concrete in-situ stresses based on the drilling ring parameters and the corresponding stress release values and has a high accuracy and generalization ability.
Se-mi Hyun;Min-Chul Kim;Seokmin Hong;Jongmin Kim;Seok Su Sohn
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.9
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pp.3528-3535
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2024
SA508 Gr.1A low-alloy steel is being considered as a candidate material for main steam line piping in nuclear power plants. Therefore, improving its strength and toughness is essential for enhancing the leak-before-break (LBB) margin. In this study, six types of model alloys were fabricated by varying the contents of microalloying elements (C, Cu, B, Ti, and Nb) to enhance the mechanical properties of the specimens. The addition of a few ppm of B led to the formation of a fine-grained low-temperature transformation microstructure, resulting in the highest strength among the model alloys. However, the addition of Nb and Ti increased the formation of coarse ferrite, significantly decreasing the strength of the alloys. Reducing the C content while adding a small amount of B simultaneously maintained strength and enhanced toughness. Furthermore, the LBB margins of model alloys and commercial steel were evaluated to validate the influence of varying microalloying content. The model alloys exhibited a substantial increase in yield strength and fracture resistance, resulting in a more than 10% increase in the LBB margin. Notably, the LBB margin of the alloy with 15 ppm B was 1.39, approximately 25% higher than that of commercial steels.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.20
no.3
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pp.311-319
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2007
A Meshfree is a method used to establish algebraic equations of system for the whole problem domain without the use of a predefined mesh for the domain discretization. A point interpolation method is based on combining radial and polynomial basis functions. Involvement of radial basis functions overcomes possible singularity Furthermore, the interpolation function passes through all scattered points in an influence domain and thus shape functions are of delta function property. This makes the implementation of essential boundary conditions much easier than the meshfree methods based on the moving least-squares approximation. This study aims to investigate a stress analysis of structural element between a meshfree method and the finite element method. Examples on cantilever type plate, hollow cylinder and stress concentration problems show that the accuracy and convergence rate of the meshfree methods are high.
Kim, Young-Jin;Ryu, Gil-Mi;Park, Chan;Kim, Kyu-Won;Oh, Berm-Seok;Kim, Young-Youl;Gu, Man-Bok
Genomics & Informatics
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v.5
no.4
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pp.143-151
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2007
To understand the mechanism of transcriptional regulation, it is essential to detect promoters and regulatory elements. Various kinds of methods have been introduced to improve the prediction accuracy of regulatory elements. Since there are few experimentally validated regulatory elements, previous studies have used criteria based solely on the level of scores over background sequences. However, selecting the detection criteria for different prediction methods is not feasible. Here, we studied the calibration of thresholds to improve regulatory element prediction. We predicted a regulatory element using MATCH, which is a powerful tool for transcription factor binding site (TFBS) detection. To increase the prediction accuracy, we used a regulatory potential (RP) score measuring the similarity of patterns in alignments to those in known regulatory regions. Next, we calibrated the thresholds to find relevant scores, increasing the true positives while decreasing possible false positives. By applying various thresholds, we compared predicted regulatory elements with validated regulatory elements from the Open Regulatory Annotation (ORegAnno) database. The predicted regulators by the selected threshold were validated through enrichment analysis of muscle-specific gene sets from the Tissue-Specific Transcripts and Genes (T-STAG) database. We found 14 known muscle-specific regulators with a less than a 5% false discovery rate (FDR) in a single TFBS analysis, as well as known transcription factor combinations in our combinatorial TFBS analysis.
Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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2009.05a
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pp.983-987
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2009
The color is silent language. As the cinematography modeling of art color of film of one of element even is that a synthetical special language systematic.The color of film is very symbolic. The symbolism of color is to express in metaphor some sort of rationality and concept with some color. Now a lot of directors are obsessed with the use of color to express the symbolic meaning. Gradually, the color goes beyond the form of natural material and ascends in appearance to a kind of significant and meaningful modeling element. Thus the color's symbolic meaning has become an essential element in the color and function of the film. The paper analyzes the applications of color in films by use of the well-known director Zhang Yimou's film such as "Hero" and Michelangelo Antonioni's film "Red desert"; and then makes"Hero" with the "Red desert" in order to explain different applications and expressing practices of colors in the film and reflect the significance of color as a unique expressing language in the film.
Journal of the Korean Institute of Landscape Architecture
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v.33
no.4
s.111
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pp.11-21
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2005
The purpose of this study was to analyze and evaluate landscape characteristics by classification of landscapes in Chuncheon. A system was developed to convert images taken with a fish-eye lens to panoramic pictures. Landscape characteristics were analyzed by appearance rate and area distribution rate of landscape elements on panorama picture. Landscape characteristics were analyzed according to the number of times landscape elements appeared and the amount of area that each element occupied in the panoramic picture. Each panoramic picture was classified into five types based on these landscape element factors. Landscape evaluation was carried out using dynamic images converted from picture by fish-eye lens. The results of this study can be summarized as follows. The urban landscape can be characterized by four essential factors: interconnectedness, nature, urban centrality and landscape scale. Five types of landscapes were determined: detached residential building landscape (type 1), street landscape with various elements (type 2), street landscape in the center of a city (type 3), landscape of housing complex (type 4), and landscape of green space (type 5). Type 5 had the highest degree of landscape satisfaction and the landscape satisfaction increased with the number of appearances of natural elements. The amount of peen space had a high relation with a landscape satisfaction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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