Qasim, Muhammad;Hong, Jae Taek;Natarajan, Raghu N.;An, Howard S.
Journal of Korean Neurosurgical Society
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v.53
no.6
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pp.331-336
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2013
Objective : The offset connector can allow medial and lateral variability and facilitate intralaminar screw incorporation into the construct. The aim of this study was to compare the biomechanical characteristics of C7 intralaminar screw constructs with and without offset connector using a three dimensional finite element model of a C6-7 cervical spine segment. Methods : Finite element models representing C7 intralaminar screw constructs with and without the offset connector were developed. Range of motion (ROM) and maximum von Mises stresses in the vertebra for the two techniques were compared under pure moments in flexion, extension, lateral bending and axial rotation. Results : ROM for intralaminar screw construct with offset connector was less than the construct without the offset connector in the three principal directions. The maximum von Misses stress was observed in the C7 vertebra around the pedicle in both constructs. Maximum von Mises stress in the construct without offset connector was found to be 12-30% higher than the corresponding stresses in the construct with offset connector in the three principal directions. Conclusion : This study demonstrated that the intralaminar screw fixation with offset connector is better than the construct without offset connector in terms of biomechanical stability. Construct with the offset connector reduces the ROM of C6-7 segment more significantly compared to the construct without the offset connector and causes lower stresses around the C7 pedicle-vertebral body complex.
The paper presents the study on a change in modal parameters and structural stiffness of cable-stayed Fiberline Bridge made entirely of Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) composite used for 20 years in the fjord area of Kolding, Denmark. Due to this specific location the bridge structure was subjected to natural aging in harsh environmental conditions. The flexural properties of the pultruded GFRP profiles acquired from the analyzed footbridge in 1997 and 2012 were determined through three-point bending tests. It was found that the Young's modulus increased by approximately 9%. Moreover, the influence of the temperature on the storage and loss modulus of GFRP material acquired from the Fiberline Bridge was studied by the dynamic mechanical analysis. The good thermal stability in potential real temperatures was found. The natural vibration frequencies and mode shapes of the bridge for its original state were evaluated through the application of the Finite Element (FE) method. The initial FE model was created using the real geometrical and material data obtained from both the design data and flexural test results performed in 1997 for the intact composite GFRP material. Full scale experimental investigations of the free-decay response under human jumping for the experimental state were carried out applying accelerometers. Seven natural frequencies, corresponding mode shapes and damping ratios were identified. The numerical and experimental results were compared. Based on the difference in the fundamental natural frequency it was again confirmed that the structural stiffness of the bridge increased by about 9% after 20 years of service life. Data collected from this study were used to validate the assumed FE model. It can be concluded that the updated FE model accurately reproduces the dynamic behavior of the bridge and can be used as a proper baseline model for the long-term monitoring to evaluate the overall structural response under service loads. The obtained results provided a relevant data for the structural health monitoring of all-GFRP bridge.
Park, Jong-Myeong;Kim, Su-Hyeong;Kim, Sarah Eun-Kyung;Park, Young-Bae
Journal of Welding and Joining
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v.30
no.3
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pp.26-31
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2012
Three-dimensional integrated circuit (3D IC) technology has become increasingly important due to the demand for high system performance and functionality. We have evaluated the effect of Buffered oxide etch (BOE) on the interfacial bonding strength of Cu-Cu pattern direct bonding. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis of Cu surface revealed that Cu surface oxide layer was partially removed by BOE 2min. Two 8-inch Cu pattern wafers were bonded at $400^{\circ}C$ via the thermo-compression method. The interfacial adhesion energy of Cu-Cu bonding was quantitatively measured by the four-point bending method. After BOE 2min wet etching, the measured interfacial adhesion energies of pattern density for 0.06, 0.09, and 0.23 were $4.52J/m^2$, $5.06J/m^2$ and $3.42J/m^2$, respectively, which were lower than $5J/m^2$. Therefore, the effective removal of Cu surface oxide is critical to have reliable bonding quality of Cu pattern direct bonds.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.47
no.10
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pp.712-719
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2019
This paper explores an implementation of finite element analysis and experiment in the design process of a tape spring hinge used for various CubeSat missions. Tape spring hinges consist of short-length hardened-steel strips with one-sided curvature, and thus the behavior is subject to large deformation with unpredicted non-linearity. Precise dimensions of a commercial tape spring are traced by the use of high-resolution digital camera, and thin-shell FEM analysis is conducted using ABAQUS program. Based on the rotation-moment analysis suggested in previous studies, parametric analysis is conducted by adjusting the contributing factors such as strip thickness and the subtended angle of the cross section. Finally the behaviors are investigated by both analytical and non-linear finite element methods, and the results are compared with the simple measurements. Further studies suggest a possible application in dynamic characteristics of hinges during CubeSat operations.
The foundation of a tall building frame resting on settable soil mass undergoes differential settlements which alter the forces in the structural members significantly. For tall buildings it is essential to consider seismic forces in analysis. The building frame, foundation and soil mass are considered to act as single integral compatible structural unit. The stress-strain characteristics of the supporting soil play a vital role in the interaction analysis. The resulting differential settlements of the soil mass are responsible for the redistribution of forces in the superstructure. In the present work, the nonlinear interaction analysis of a two-bay ten-storey plane building frame- layered soil system under seismic loading has been carried out using the coupled finite-infinite elements. The frame has been considered to act in linear elastic manner while the soil mass to act as nonlinear elastic manner. The subsoil in reality exists in layered formation and consists of various soil layers having different properties. Each individual soil layer in reality can be considered to behave in nonlinear manner. The nonlinear layered system as a whole will undergo differential settlements. Thus, it becomes essential to study the structural behaviour of a structure resting on such nonlinear composite layered soil system. The nonlinear constitutive hyperbolic soil model available in the literature is adopted to model the nonlinear behaviour of the soil mass. The structural behaviour of the interaction system is investigated as the shear forces and bending moments in superstructure get significantly altered due to differential settlements of the soil mass.
Long span cross-rope suspension structure is an innovative structural system evolved from typical Cross-Rope Suspension (CRS) guyed tower, a type of supporting system with short span suspension cable supporting overhead power transmission lines. In mountainous areas, the span length of suspension cable was designed to be extended to hundreds or over one thousand meters, which is applicable for crossing deep valleys. Vortex Induced Vibration (VIV) of overhead power transmission lines was considered to be one of the major factors of its fatigue and service life. In this paper, VIV and its controlling by Stockbridge damper for long span CRS was discussed. Firstly, energy balance method and finite element method for assessing VIV of CRS were presented. An approach of establishing FE model of long span CRS structure with dampers was introduced. The effect of Stockbridge damper for overall vibration of CRS was compared in both theoretical and numerical approaches. Results indicated that vibration characteristics of conductor in long span CRS compared with traditional tower-line system. Secondly, analysis on long span CRS including Stockbridge damper showed additional dampers installed were essential for controlling maximum dynamic bending stresses of conductors at both ends. Moreover, factors, including configuration and mass of Stockbridge damper, span length of suspension cable and conductor and number of spans of conductor, were assessed for further discussion on VIV controlling of long span CRS.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.49
no.8
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pp.661-669
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2021
A mechanical stiffener has been mainly applied on a PCB to secure fatigue life of a solder joint of an electronic components in spaceborne electronics by minimizing bending displacement of the PCB. However, it causes an increase of mass and volume of the electronics. The high damping PCB implemented by multi-layered viscoelastic tapes of a previous research was effective for assuring the fatigue life of the solder joint, but it also has a limitation to decrease accommodation efficiency for the components on the PCB. In this study, we proposed high damping PCB with a multi-layered superelastic shape memory alloy stiffener for spatialminimized, light-weighted, high-integrated structure design of the electronics. To investigate the basic characteristics of the proposed PCB, a static load test, a free vibration test were performed. Then, the high damping characteristic and the design effectiveness of the PCB were validated through a random vibration test.
Since the early 2000s, various fashion design products that use 3D printing technology have constantly been introduced to the fashion industry. However, given the nature of 3D printing technology, the flexible characteristics of material of textile fabrics is yet to be achieved. The aim of this study is to develop the optimal design conditions for production of flexible and elastic 3D printing fabric structure based on plain weave, which is the basic structure in fabric weaving using SLS 3D printing technology. As a the result this study aims to utilize appropriate design conditions as basic data for future study of flexible fashion product design such as textile material. Weaving structural design using 3D printing is based on the basic plain weave, and the warp & weft thickness of 4mm, 3mm, 2mm, 1.5mm, 1mm, and 0.7mm as expressed in Rhino 6.0 CAD software program for making a 3D model of size $1800mm{\times}180mm$ each. The completed 3D digital design work was then applied to the EOS SLS Machine through Maker ware, a program for 3D printer output, using polyamide 12 material which has a rigid durability strength, and the final results obtained through bending flexibility tests. In conclusion, when designing the fabric structure design in 3D printing using SLS method through application of polyamide 12 material, the thickness of 1 mm presented the optimal condition in order to design a durable digital textile structure with flexibility and elasticity of the 3D printing result.
Kim, Taewoo;Chung, Jindeog;Kim, Yangwon;Park, Cheolwan;Cho, Taehwan
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.47
no.2
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pp.81-89
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2019
In this study, wind tunnel test on Quad-Tilt Propeller which has tandem wings is carried out to analyze the aerodynamic interference effect of front wing and propeller on rear wing during forward flight. Using 6-axis balance system, forces and moments of whole aircraft were measured and using strain gauge at wing root, bending moments were measured to observe change of aerodynamic force of each wings. A 12-hole probe was used to measure the flow field in the wing and propeller wake. Flow characteristics were observed qualitatively through flow visualization experiment using tuft and smoke. To measure the aerodynamic interference by elements, the influence of front wing and propeller on rear wing was analyzed by changing the wings and propellers mount combination.
Proper seat design is critical to the safety, comfort, and ergonomics of automotive driver's seats. To ensure effective seat design, quantitative methods should be used to evaluate the characteristics of automotive seats. This paper presents a system that is capable of simultaneously monitoring body pressure distribution and surface deformation in a textile material. In this study, a textile-based capacitive sensor was used to detect the body pressure distribution in an automotive seat. In addition, a strain gauge sensor was used to detect the degree of curvature deformation due to high-pressure points. The textile-based capacitive sensor was fabricated from the conductive fabric and a polyurethane insulator with a high signal-to-noise ratio. The strain gauge sensor was attached on the guiding film to maximize the effect of its deformation due to bending. Ten pressure sensors were placed symmetrically in the hip area and six strain gauge sensors were distributed on both sides of the seat cushion. A readout circuit monitored the absolute and relative values from the sensors in realtime, and the results were displayed as a color map. Moreover, we verified the proposed system for quantifying the body pressure and fabric deformation by studying 18 participants who performed three predefined postures. The proposed system showed desirable results and is expected to improve seat safety and comfort when applied to the design of various seat types. Moreover, the proposed system will provide analytical criteria in the design and durability testing of automotive seats.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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