Recently, the structural failures due to fatigue occur frequently with the increase of size of ships and offshore structures. In this respect, the assessment of fatigue life and the residual strength are very important. Currently, the smart materials technology has demonstrated a variety of possibilities for a diagnosis of structural strength and structural health condition for large structures. The benefits and feature of the MFC sensor are more flexible, durable and reliable than conventional smart material. In this study, Micro Fiber Composite (MFC) sensor for the measurement of stress intensity factor (SIF) of two dimensional cracks induced in a structure is developed. Two MFC sensors are placed in the vicinity of the crack tip close to each other with the crack tip in between them. The SIFs of Mode I($K_I$) as well as of Mode II($K_{II}$) based on the piezoelectric constitutive law and fracture mechanics are calculated. In this study, the SIF values measured by MFC sensors are compared with the theoretical results and measured value.
Research on interfacial crack formation in orthotropic bi-materials has experienced a notable increase in recent years, driven by growing concerns about structural integrity and reliability. The existence of a crack at the interface of bi-materials has a substantial impact on mechanical strength and can ultimately lead to fracture. The primary objective of this article is to introduce a comprehensive analytical model and establish stress relationships for investigating interfacial crack between two non-identical orthotropic materials with desired crack-fiber angles. In this paper, we present the application of the Interfacial Maximum Tangential Stress (IMTS) criterion, in combination with the Reinforcement Isotropic Solid (RIS) model, to investigate the behavior of interfacial cracks in orthotropic bi-materials under mixed-mode I/II loading conditions. We analytically characterize the stress state at the interfacial crack tip using both Stress Intensity Factors (SIFs) and the T-stress term. Orthotropic materials, due to their anisotropic nature, can exhibit complex crack tip stress fields, making it challenging to predict crack initiation behavior. The secondary objective of this study is to employ the IMTS criterion to predict the crack initiation angle and explore the notable impact of the T-stress term on fracture behavior. Furthermore, we validate the effectiveness of our approach in evaluating Fracture Limit Curves (FLCs) for interfacial cracks in orthotropic bi-materials by comparing our FLCs with relevant experimental data from existing literature.
Ali Benouis;Mohammed El Sallah Zagane;Abdelmadjid Moulgada;Murat Yaylaci;Djafar Ait Kaci;Merve Terzi;Mehmet Emin Ozdemir;Ecren Uzun Yaylaci
Structural Engineering and Mechanics
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v.89
no.5
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pp.539-547
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2024
This study examines crack behavior within orthopedic cement utilized in total hip replacements through the finite element method. Its main goal is to compute stress intensity factors (SIF) near the crack tip. The analysis encompasses two load types, static and dynamic, applied to a crack starting from the interface between the cement and bone. Specifically, it investigates SIFs under mixed mode conditions during three activities: normal walking, climbing upstairs, and downstairs. The results highlight that a crack originating from a micro-interface under substantial loading can cause cement damage, leading to prosthetic loosening. Stress intensity factors in modes I, II, and III are influenced by the crack tip's orientation and location in the bone cement, with a 90° orientation yielding notably higher values across all three modes.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.13
no.5
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pp.19-27
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1993
Recent work in the mechanics of fracture points out the desirability of a knowledge of the elastic energy release rate, the crack extension force, and the character of the stress field surrounding a crack tip in analyzing the strength of cracked bodies. The objective of this work is to provide a discussion of the energy rates, stress fields and the like of various cases for anisotropic elastic bodies which might be of interest. Reinforced concrete, wood, laminates, and some special types of elastic bodies with controlled grain orientation are often orthotropic. In this paper, determination of the stress intensity factors(SIFs) of orthotropic plane elastic body using crack tip singular element and fine mesh in near the crack tip is performed. A numerical method in this paper was used by displacement correlation method. A numerical example problem of an orthotropic cantilevered single edge cracked elastic body subjected to shear loading was analyzed, and the results of this paper are in good agreement with those of the others.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.24
no.5
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pp.553-560
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2015
Fracture mechanics analysis for cracked pipes is essential for applying the leak-before-break (LBB) concept to nuclear piping design. For LBB assessment, crack instability and leak rate should be predicted accurately for through-wall cracked pipes. In a nuclear piping system, elbows are connected with straight pipes by circumferential welding; this weld region is often considered a critical location. Hence, accurate crack assessment is necessary for cracks in the interface between elbows and straight pipes. In this study, the stress intensity factor (SIF) and elastic crack opening displacement (COD) were estimated through detailed 3D elastic finite element (FE) analyses. Based on the results, closed-form solutions of shape factors for calculating the SIFs and elastic CODs were proposed for circumferential through-wall cracks in the abovementioned interfaces under internal pressure. In addition, the effect of the elbow on shape factors was investigated by comparing the results with the existing solutions for a straight pipe.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.46
no.6
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pp.39-47
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2009
This paper presents implementation of two types of the 802.11 MAC engine for the next generation WLAN, 802.11n. The first version of MAC engine consists of hardwired logic and embedded firmware. Hardwired logic includes Tx block, Rx block, Backoff block, and ChannelManage block. Embedded firmware contains Protocol Control block, MLME block, and MSDU processing block. The first version has a time-critical fault during the atomic transmission caused by software overhead, so it can not be applied to 802.11n MAC. For that reason, the second version has additional blocks with hardwired logic modules to reduce software overhead of the first version. This enhanced version has 73Mbps throughput and it is expected to be further improved up to 129 Mbps with frame aggregation which is one of the key additional features of 802.11n. As a result, the second version of MAC engine can be applied to 802.11n MAC.
Lysosomes are cellular organelles containing diverse classes of catabolic enzymes that are implicated in diverse cellular processes including phagocytosis, autophagy, lipid transport, and aging. Lysosome-associated membrane proteins (LAMP-1 and LAMP-2) are major glycoproteins important for maintaining lysosomal integrity, pH, and catabolism. LAMP-1 and LAMP-2 are constitutively expressed in Salmonella-infected cells and are recruited to Salmonella-containing vacuoles (SCVs) as well as Salmonella- induced filaments (Sifs) that promote the survival and proliferation of the Salmonella. LAMP-3, also known as DC-LAMP/CD208, is a member of the LAMP family of proteins, but its role during Salmonella infection remains unclear. DNA microarray analysis identified LAMP-3 as one of the genes responding to LPS stimulation in THP-1 macrophage cells. Subsequent analyses reveal that LPS and Salmonella induced the expression of LAMP-3 at both the transcriptional and translational levels. Confocal Super resolution N-SIM imaging revealed that LAMP-3, like LAMP-2, shifts its localization from the cell surface to alongside Salmonella. Knockdown of LAMP-3 by specific siRNAs decreased the number of Salmonella recovered from the infected cells. Therefore, we conclude that LAMP-3 is induced by Salmonella infection and recruited to the Salmonella pathogen for intracellular proliferation.
The probiotic Lactobacillus acidophilus KBL409 was encapsulated with alginate (Al) and alginate-chitosan (Al/Chi) through extrusion method. The sizes and zeta potentials of microspheres were measured to confirm encapsulation. To evaluate the protective effect of microspheres against gastrointestinal fluids, all the samples were exposed to simulated gastric fluids (SGFs, pH 1.5) at $37^{\circ}C$ for 1 or 2 h, followed by incubation with simulated intestinal fluids (SIFs, pH 6.5) for 2 h. The mucoadhesive ability of microspheres was evaluated using the intestinal epithelial cell line HT29-MTX. To extend the shelf-life of probiotics, lyoprotectants such as disaccharide and polysaccharide were mixed with free or encapsulated cells during the freeze-drying process. The size of the microspheres demonstrated a narrow distribution, while the zeta potentials of Al and Al/Chi-microspheres were $-17.9{\pm}2.3$ and $20.4{\pm}2.6mV$, respectively. Among all the samples, Al/Chi-encapsulated cells showed the highest survival rate even after exposure to SGF and SIF. The mucoadhesive abilities of Al and Al/Chi-microspheres were higher than 94%, whereas the free L. acidophilus showed 88.1% mucoadhesion. Ten percent of sucrose showed over 80% survival rate in free or encapsulated cells. Therefore, L. acidophilus encapsulated with Al and Al/Chi-microspheres showed higher survival rates after exposure to the gastrointestinal tract and better mucoadhesive abilities than the free cells. Also, sucrose showed the highest protective effect of L. acidophilus during the freeze-drying process.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.43
no.3
s.345
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pp.84-94
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2006
In this paper, we propose the algorithm to reduce guard time of UWB MAC time slot for throughput gain. In the proposed draft by multiband ofdm alliance (MBOA), Guard time of each medium access slot (MAS) is composed of shortest inter-frame space (SIFS) and MaxDrift which is the time caused by maximum frequency offset among devices. In this paper, to reduceguard time means that we nearly eliminate MaxDrift term from guard time. Each device of a piconet computes relative frequency offset from the device initiating piconet using periodically consecutive transferred beacon frames. Each device add or subtract the calculated relative frequency offset to the estimated each MAS starting point in order to synchronize with calculated MAS starting point of the device initiating piconet. According to verification of simulations, if the frequency offset estimator is implemented with 8 decimal bit, the ratio of the wasted time to Superframe is always less than 0.0001.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.22
no.1
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pp.129-136
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2018
The estimation of the fatigue design life for large welded structures is usually performed using the liner cumulative damage method such as Palmgren-Miner rule or the equivalent damage method. When a fatigue crack is detected in a welded steel structure, the residual service life has to be estimated base on S-N curve method and liner elastic fracture mechanics. In this study, to examine the 3D fatigue crack behavior and estimate the fatigue life of out-of-plane gusset fillet welded joint, the fatigue tests were carried out on the model specimens. Investigations of three-dimensional fatigue crack propagation on gusset welded joint was used the finite element analysis of FEMAP with NX NASTRAN and FRANC3D. Fatigue crack growth analysis was carried out to demonstrate the effects of aspect ratio, initial crack length and stress ratio on out-of-plane gusset welded joints. In addition, the crack behaviors of fatigue tests were compared with those of the 3D crack propagation analysis in terms of changes in crack length and aspect ratio. From this analysis result, SIFs behaviors and crack propagation rate of gusset welded joint were shown to be similar fatigue test results and the fatigue life can also be predicted.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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