Hu, Juan;Dong, Fenghui;Qiu, Yiqi;Xi, Lei;Majdi, Ali;Ali, H. Elhosiny
Steel and Composite Structures
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v.45
no.2
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pp.205-218
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2022
Proper calculation of splitting tensile strength (STS) of concrete has been a crucial task, due to the wide use of concrete in the construction sector. Following many recent studies that have proposed various predictive models for this aim, this study suggests and tests the functionality of three hybrid models in predicting the STS from the characteristics of the mixture components including cement compressive strength, cement tensile strength, curing age, the maximum size of the crushed stone, stone powder content, sand fine modulus, water to binder ratio, and the ratio of sand. A multi-layer perceptron (MLP) neural network incorporates invasive weed optimization (IWO), cuttlefish optimization algorithm (CFOA), and electrostatic discharge algorithm (ESDA) which are among the newest optimization techniques. A dataset from the earlier literature is used for exploring and extrapolating the STS behavior. The results acquired from several accuracy criteria demonstrated a nice learning capability for all three hybrid models viz. IWO-MLP, CFOA-MLP, and ESDA-MLP. Also in the prediction phase, the prediction products were in a promising agreement (above 88%) with experimental results. However, a comparative look revealed the ESDA-MLP as the most accurate predictor. Considering mean absolute percentage error (MAPE) index, the error of ESDA-MLP was 9.05%, while the corresponding value for IWO-MLP and CFOA-MLP was 9.17 and 13.97%, respectively. Since the combination of MLP and ESDA can be an effective tool for optimizing the concrete mixture toward a desirable STS, the last part of this study is dedicated to extracting a predictive formula from this model.
The early localization of a fuel subassembly with a failed (wet rupture) fuel pin is very important in reactors to limit the associated radiological and operational consequences. This requires a fast and reliable system for failure detection and their localization in the core. In the Prototype Fast Breeder Reactor, the system specially designed for this purpose is Failed Fuel Location Modules (FFLM) housed in the control plug region. It identifies a failed sub-assembly by detecting the presence of delayed neutrons in the sodium from a failed sub-assembly. During the commissioning phase of PFBR, it is mandatory to demonstrate the FFLM effectiveness. The paper highlights the engineering and physics design aspects of FFLM and the integrated simulation towards its function demonstration with a source assembly containing a perforated metallic fuel pin. This test pin mimics a MOX pin of 1 cm2 of geometrical defect area. At 10% power and 20% sodium flow rate, the counts rate in the BCCs of FFLM system range from 75 cps to 145 cps depending upon the position of DN source assembly. The model developed for the counts simulation is applicable to both metal and MOX pins with proper values of k-factor and escape coefficient.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.28
no.10
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pp.77-84
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2023
Simulating the cohesion and stiffness of wet hair or fur in physics-based simulations is one of the most challenging problems. Wet hair or fur is characterized by bunching and stiffening at the ends, a phenomenon that can be seen in wet animal fur or hair. In addition, when wet hair interacts with a solid, adhesion occurs, but this problem becomes difficult to solve due to the different distribution and balance of forces in curly hair. In traditional methods, wet hair is represented by hand or by using static hairstyles to represent wet curls and hair. However, how to depict the details of wet curly hair has not been actively researched. In this paper, we propose a new algorithm to efficiently model the curl exaggeration, cohesion, adhesion, and stiffness of wet curly hair. The proposed method efficiently simulates cohesion and integrates stiffness constraints with curl dynamics to reliably control hair elasticity.
Journal of The Korean Association For Science Education
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v.26
no.1
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pp.68-87
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2006
The aim of this study was to understand the components that influence the mental models of preservice elementary teachers on the astronomical phenomena of seasons of the year and lunar phases of the month. For this, participants were selected from a university of education. Data was collected from a paper-pencil test and individual interviews with the participants. The results of this study showed that the preservice teachers had apparent synthetic mental models, and that the 'Distance Theory' and 'Occlusion Theory' had the greatest effect on their mental models. Furthermore, it was found that preservice elementary teachers' initial mental models of 'astronomical phenomenon' had their origin in personal belief sets (specific theory) related to 'astronomical phenomenon'. It was on these belief sets that they interpreted their observations and cultural information with the constraints of a naive framework of physics. The structures and possible sources for overcoming these synthetic mental models were also discussed in this paper. Lastly, implications for preservice elementary teacher education were presented.
Iqmal Tahir;Karna Wijaya;Mudasir;Dita Krismayanti;Aldino Javier Saviola;Roswanira Abdul Wahab;Amalia Kurnia Amin;Wahyu Dita Saputri;Remi Ayu Pratika
Korean Journal of Materials Research
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v.34
no.2
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pp.85-94
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2024
The optimization of deacetylation process parameters for producing chitosan from isolated chitin shrimp shell waste was investigated using response surface methodology with central composite design (RSM-CCD). Three independent variables viz, NaOH concentration (X1), radiation power (X2), and reaction time (X3) were examined to determine their respective effects on the degree of deacetylation (DD). The DD of chitosan was also calculated using the baseline approach of the Fourier Transform Infrared (FTIR) spectra of the yields. RSM-CCD analysis showed that the optimal chitosan DD value of 96.45 % was obtained at an optimized condition of 63.41 % (w/v) NaOH concentration, 227.28 W radiation power, and 3.34 min deacetylation reaction. The DD was strongly controlled by NaOH concentration, irradiation power, and reaction duration. The coefficients of correlation were 0.257, 0.680, and 0.390, respectively. Because the procedure used microwave radiation absorption, radiation power had a substantial correlation of 0.600~0.800 compared to the two low variables, which were 0.200~0.400. This independently predicted robust quadratic model interaction has been validated for predicting the DD of chitin.
This study analyzes the thermal effects on the performance of an air foil thrust bearing (AFTB) using COMSOL Multiphysics to approximate actual bearing behavior under real conditions. An AFTB is a sliding-thrust bearing that uses air as a lubricant to support the axial load. The AFTB consists of top and bump foils and supports the rotating disk through the hydrodynamic pressure generated by the wedge effect from the inclined surface of the top foil and the elastic deformation of the bump foils, similar to a spring. The use of air as a lubricant has some advantages such as low friction loss and less heat generation, enabling air bearings to be widely used in high-speed rotating systems. However, even in AFTB, the effects of energy loss due to viscosity at high speeds, interface frictional heat, and thermal deformation of the foil caused by temperature increase cannot be ignored. Foil deformation derived from the thermal effect influences the minimum decay in film thickness and enhances the film pressure. For these reasons, performance analyses of isothermal AFTBs have shown few discrepancies with real bearing behavior. To account for this phenomenon, a thermal-fluid-structure analysis is conducted to describe the combined mechanics. Results show that the load capacity under the thermal effect is slightly higher than that obtained from isothermal analysis. In addition, the push and pull effects on the top foil and bump foil-free edges can be simulated. The differences between the isothermal and thermal behaviors are discussed.
Peifan Li;Tong Tong;Yusong Wu;Xin Zhou;Michael Zhang;Jia Liu;Yongxin She;Zuming Li;Yongli Li
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.33
no.12
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pp.1657-1670
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2023
This study aimed to evaluate the effects of Limosilactobacillus fermentum and Lactiplantibacillus plantarum isolated from human feces coordinating with inulin on the composition of gut microbiota and metabolic profiles in db/db mice. These supplements were administered to db/db mice for 12 weeks. The results showed that the Lactobacillaceae coordinating with inulin group (LI) exhibited lower fasting blood glucose levels than the model control group (MC). Additionally, LI was found to enhance colon tissue and increase the levels of short-chain fatty acids. 16S rRNA sequencing revealed that the abundance of Corynebacterium and Proteus, which were significantly increased in the MC group compared with NC group, were significantly decreased by the treatment of LI that also restored the key genera of the Lachnospiraceae_NK4A136_group, Lachnoclostridium, Ruminococcus_gnavus_group, Desulfovibrio, and Lachnospiraceae_UCG-006. Untargeted metabolomics analysis showed that lotaustralin, 5-hydroxyindoleacetic acid, and 13(S)-HpODE were increased while L-phenylalanine and L-tryptophan were decreased in the MC group compared with the NC group. However, the intervention of LI reversed the levels of these metabolites in the intestine. Correlation analysis revealed that Lachnoclostridium and Ruminococcus_gnavus_group were negatively correlated with 5-hydroxyindoleacetic acid and 13(S)-HpODE, but positively correlated with L-tryptophan. 13(S)-HpODE was involved in the "linoleic acid metabolism". L-tryptophan and 5-hydroxyindoleacetic acid were involved in "tryptophan metabolism" and "serotonergic synapse". These findings suggest that LI may alleviate type 2 diabetes symptoms by modulating the abundance of Ruminococcus_gnavus_group and Lachnoclostridium to regulate the pathways of "linoleic acid metabolism", "serotonergic synapse", and" tryptophan metabolism". Our results provide new insights into prevention and treatment of type 2 diabetes.
Small rod-controlled pressurized water reactors (PWR) are the ideal energy source for vessel propulsion, benefiting from their high reactivity control efficiency. Since the control rods (CRs) increase the complexity of reactivity control, this paper seeks to study the performance of CRs in small rod-controlled PWRs to extend the lifetime and reduce power offset due to CRs. This study investigates CR grouping, move-in/out strategies, and axially non-uniform design effects on core neutron physics metrics. These metrics include axial offset (AO), core lifetime (CL), fuel utilization (FU), and radial power peaking factor (R-PPF). To simulate the movement of the CRs, a "Critical-CR-burnup" function was developed in OpenMC. In CR designs, the CRs are grouped into three banks to study the simultaneous and prioritized move-in/out strategies. The results show CL extension from 590 effective full power days (EFPDs) to 638-698 EFPDs. A lower-worth prioritized strategy minimizes AO and the extremum values decrease from -0.69 and + 0.81 to -0.28 and + 0.51. Although an axially non-uniform CR design can improve AO at the beginning of cycle (BOC), considering the overall CR worth change is crucial, as a significant decrease can adversely impact axial power distribution during the middle of cycle (MOC).
Purpose: For estimation of yields of l)NA damages induced by radiation and enhanced by oxygen, a mathematical model was used and tested. Materials and Methods: Reactions of the products of water radiolysis were modeled as an ordinary time dependant equations. These reactions include formation of radicals, DNA damage, damage repair, restitution, and damage fixation by oxygen and H-radical. Several rate constants were obtained from literature while others were calculated by fitting an experimental data. Sensitivity studies were performed changing the chemical rate constant at a constant oxygen number density and varying the oxygen concentration. The effects of oxygen concentration as well as the damage fixation mechanism by oxygen were investigated. Oxygen enhancement ratio(OER) was calculated to compare the simulated data with experimental data. Results: Sensitivity studies with oxygen showed that DNA survival was a function of both oxygen concentration and the magnitude of chemical rate constants. There were no change in survival fraction as a function of dose while the oxygen concentration change from 0 to 1.0 x 10$^{7}$ . When the oxygen concentration change from 1.0 $\times$ 107 to 1.0 $\times$ 101o, there was significant decrease in cell survival. The OER values obtained from the simulation study were 2.32 at 10% cell survival level and 1.9 at 45% cell survival level. Conclusion: Sensitivity studies with oxygen demonstrated that the experimental data were reproduced with the effects being enhanced for the cases where the oxygen rate constants are largest and the oxygen concentration is increased. OER values obtained from the simulation study showed good agreement for a low level of cell survival. This indicated that the use of the semi-empirical model could predict the effect of oxygen in cell killing.
In this study, we evaluated an edge detector for small-beam dosimetry. We measured the dose linearity, dose rate dependence, output factor, beam profiles, and percentage depth dose using an edge detector (Model 1118 Edge) for 6-MV photon beams at different field sizes and depths. The obtained values were compared with those obtained using a standard volume ionization chamber (CC13) and photon diode detector (PFD). The dose linearity results for the three detectors showed good agreement within 1%. The edge detector had the best linearity of ${\pm}0.08%$. The edge detector and PFD showed little dose rate dependency throughout the range of 100~600 MU/min, while CC13 showed a significant discrepancy of approximately -5% at 100 MU/min. The output factors of the three detectors showed good agreement within 1% for the tested field sizes. However, the output factor of CC13 compared to the other two detectors had a maximum difference of 21% for small field sizes (${\sim}4{\times}4\;cm^2$). When analyzing the 20~80% penumbra, the penumbra measured using CC13 was approximately two times wider than that using the edge detector for all field sizes. The width measured using PFD was approximately 30% wider for all field sizes. Compared to the edge detector, the 10~90% penumbras measured using the CC13 and PFD were approximately 55% and 19% wider, respectively. The full width at half maximum (FWHM) of the edge detector was close to the real field size, while the other two detectors measured values that were 8~10% greater for all field sizes. Percentage depth doses measured by the three detectors corresponded to each other for small beams. Based on the results, we consider the edge detector as an appropriate small-beam detector, while CC13 and PFD can lead to some errors when used for small beam fields under $4{\times}4\;cm^2$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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