Yujun Ye;Yikai Zhu;Bo Lei;Zhihai Weng;Hongchang Xu;Huaping Wan
Structural Monitoring and Maintenance
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v.11
no.3
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pp.203-217
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2024
Electro-mechanical impedance (EMI) technique is a low-cost structural damage detection method. It reflects structural damage through the change in admittance signal which contains the structural mechanical impedance information. The ambient temperature greatly affects the admittance signal, which hides the changes caused by structural damage and reduces the accuracy of damage identification. This study introduces a convolutional neural network to compensate for the temperature effect. The proposed method uses a framework that consists of a feature extraction network and a decoding network, and the original admittance signal with temperature information is used as the input. The output admittance signal is eliminated from the temperature effect, improving damage identification robustness. The admittance data simulated by the finite element model of the spatial grid structure is used to verify the effectiveness of the proposed method. The results show that the proposed method has advantages in identification accuracy compared with the damage index minimization method and the principal component analysis method.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.1
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pp.79-87
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2015
This paper proposes a floating-type wave energy conversion system that consists of a mechanical part (yo-yo vibrating system, motion rectifying system, and power transmission system) and electrical part (power generation system). The yo-yo vibrating system, which converts translational input to rotational motion, is modeled as a single degree-of-freedom system. It can amplify the wave input via the resonance phenomenon and enhance the energy conversion efficiency. The electromechanical model is established from impedance matching of the mechanical part to the electrical system. The performance was analyzed at various wave frequencies and damping ratios for a wave input acceleration of 0.14 g. The maximum output occurred at the resonance frequency and optimal load resistance, where the power conversion efficiency and electrical output power reached 48% and 290 W, respectively. Utilizing the resonance phenomenon was found to greatly enhance the performance of the wave energy converter, and there exists a maximum power point at the optimum load resistance.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.2
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pp.689-694
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2018
Recently, fuel consumption efficiency has become the most important issue in the vehicle development process due to the problem of environmental pollution. The air flow patterns of the vehicle body line and rear part are the most important elements affecting the fuel consumption efficiency. Especially, the airflow pattern of the vehicle rear part is the most important design factor to be considered in rear spoiler design. In this paper, the control factors affecting the airflow of the rear spoiler are determined, the airflow sensitivity of these control factors are tested and, then, the optimized control factors to reduce the airflow drag force are proposed. The model of optimized control factors is tested and the values of the optimized control factors are changed by analyzing the S/N ratio and mean value. Finally, the new modified model incorporating the optimized control factors is tested in an air flow tunnel and its ability to decrease the air drag and reduce the cost is verified.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.6
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pp.639-645
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2018
This paper is intended to develop a decision model that can be applied to autonomous vehicles and autonomous mobile vehicles. The developed module has an independent configuration for application in various driving environments and is based on a platform for organically operating them. Each module is studied for decision making on lane changes and for securing safety through reinforcement learning using a deep learning technique. The autonomous mobile moving body operating to change the driving state has a characteristic where the next operation of the mobile body can be determined only if the definition of the speed determination model (according to its functions) and the lane change decision are correctly preceded. Also, if all the moving bodies traveling on a general road are equipped with an autonomous driving function, it is difficult to consider the factors that may occur between each mobile unit from unexpected environmental changes. Considering these factors, we applied the decision model to the platform and studied the lane change decision system for implementation of the platform. We studied the decision model using a modular learning method to reduce system complexity, to reduce the learning time, and to consider model replacement.
We recently developed a new model of moving actuator type totally implantable artificial heart[TIAH , based on the reverse position of the aortic and pulmonary conduits. This concept was proposed by one of surgeons in our team[Joon-Ryang Rho, M.D. to facilitate anatomical fitting of TIAHs. The moving actuator type electromechanical TIAH consisted of the left and right blood sacs, and the moving actuator including a motor. The inverted umbrella type polyurethane valves were used in the blood pumps. The aortic conduit was positioned anterior to the pulmonary conduit, which was the opposite relation to the conventional configuration of other total artificial hearts. We also adapted slip-in connectors for the aortic and pulmonary conduits. Two sheep , weighing 60-69 kg, were used for implantation. After small cervical incision and trans-sternal bilateral thoracotomy, cardiopulmonary bypass [CPB was administered using an American Optical 5-head pump and a membrane oxygenator[Univox-IC, Bentley . The anterior and posterior vena cavae were drained separately for venous return. An arterial return cannula was inserted into the right common carotid artery. During CPB, almost all of the ventricular myocardium was excised down to the atrioventricular groove and the artificial heart was implanted. We achieved 3-day survival in the first sheep and 2-day survival in the second. The day after operation the first sheep was successfully extubated and the second sheep was weaned from a respirator with good condition. After extubation, the first sheep walked around in the cage and fed herself. Serial laboratory and hemodynamic examinations were done during the experiments. In both sheep, pulmonary dysfunction was gradually developed, which was accompanied by acute renal failure. The animals were sacrificed and autopsy was done. Unexpected pregnnacy was incidentally found in both sheep. To our knowledge this is the first report of significant survival cases in the orthotopic implantation of electric TIAH using sheep.
PURPOSE. Impact forces in implant supported FDP (fixed dental prosthesis) are higher than that of tooth supported FDPs and the compositions used in frameworks also has a paramount role for biomechanical reasons. The aim of this study was to evaluate the flexural strength of two different zirconia frameworks. MATERIALS AND METHODS. Two implant abutments with 3.8 mm and 4.5 mm platform were used as premolar and molar. They were mounted vertically in an acrylic resin block. A model with steel retainers and removable abutments was fabricated by milling machine; and 10 FDP frameworks were fabricated for each Biodenta and Cercon systems. All samples were thermo-cycled for 2000 times in $5-55^{\circ}C$ temperature and embedded in $37^{\circ}C$ artificial saliva for one week. The flexural test was done by a rod with 2 mm ending diameter which was applied to the multi-electromechanical machine. The force was inserted until observing fracture. The collected data were analyzed with SPSS software ver.15, using Weibull modulus and independent t-test with the level of significance at ${\alpha}=.05$. RESULTS. The mean load bearing capacity values were higher in Biodenta but with no significant differences (P>.05). The Biodenta frameworks showed higher load bearing capacity ($F_0=1700$) than Cercon frameworks ($F_0=1520$) but the reliability (m) was higher in Cercon (m=7.5). CONCLUSION. There was no significant difference between flexural strengths of both zirconia based framework systems; and both Biodenta and Cercon systems are capable to withstand biting force (even parafunctions) in posterior implant-supported bridges with no significant differences.
This paper presents numerical and experimental results on the use of guided waves for structural health monitoring (SHM) of crack growth during a fatigue test in a thick steel plate used for civil engineering application. Numerical simulation, analytical modeling, and experimental tests are used to prove that piezoelectric wafer active sensor (PWAS) can perform active SHM using guided wave pitch-catch method and passive SHM using acoustic emission (AE). AE simulation was performed with the multi-physic FEM (MP-FEM) approach. The MP-FEM approach permits that the output variables to be expressed directly in electric terms while the two-ways electromechanical conversion is done internally in the MP-FEM formulation. The AE event was simulated as a pulse of defined duration and amplitude. The electrical signal measured at a PWAS receiver was simulated. Experimental tests were performed with PWAS transducers acting as passive receivers of AE signals. An AE source was simulated using 0.5-mm pencil lead breaks. The PWAS transducers were able to pick up AE signal with good strength. Subsequently, PWAS transducers and traditional AE transducer were applied to a 12.7-mm CT specimen subjected to accelerated fatigue testing. Active sensing in pitch catch mode on the CT specimen was applied between the PWAS transducers pairs. Damage indexes were calculated and correlated with actual crack growth. The paper finishes with conclusions and suggestions for further work.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.32
no.5
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pp.585-596
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2012
PVDF(poly vinylidene fluoride) and P(VDF-TrFE)(poly vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene) are the typical piezoelectric polymers with unique properties. Even they are inferior to conventional piezoelectric ceramics PZT in electromechanical conversion efficiency and interior loss, though they are superior in receiving sensitivity and frequency bandwidth. Their acoustic impedances are relatively close to water or biological tissue and it is easier to make thin film than other piezoelectric materials. Futhermore, the film is so flexible that it is easy to attach on a complex surface. Those properties are suitable for the ultrasound transducers which are useful for medical and biological application, so that various types of polymer transducers have been developed. In this paper, several important considerations for design and fabrication of piezoelectric polymer transducers were described and their effect on the transducer performance were demonstrated through the KLM model analysis. Then, it was briefly reviewed about the structures of the polymer transducers developed for obtaining images as well as the characteristics of the images in several important medical and biological application fields.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.5
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pp.537-542
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2021
This paper improves the possibility of recognizing fast-moving objects through the YOLO (You Only Look Once) deep learning recognition model in an application environment for object recognition in images. The purpose was to study the method of collecting semantic data through processing. In the recognition model, the moving object recognition error was identified as unrecognized because of the difference between the frame rate of the camera and the moving speed of the object and a misrecognition due to the existence of a similar object in an environment adjacent to the object. To minimize the recognition errors by compensating for errors, such as unrecognized and misrecognized objects through the proposed data collection method, and applying vision processing technology for the causes of errors that may occur in images acquired for sports (tennis games) that can represent real similar environments. The effectiveness of effective secondary data collection was improved by research on methods and processing structures. Therefore, by applying the data collection method proposed in this study, ordinary people can collect and manage data to improve their health and athletic performance in the sports and health industry through the simple shooting of a smart-phone camera.
Ground anchor method is one of the most popular reinforcing technology for slope in Korea. For the health monitoring of slope which is reinforced by permanent anchor for a long period, monitoring of the tension force of ground anchor is very important. However, since electromechanical sensors such as strain gauge and V/W type load cell are also subject to long-term risk as well as suffering from noise during long distance transmission and immunity to electromagnetic interference (EMI), optical FBG sensors embedded tendon was developed to measure strain of 7-wire strand by embedding FBG sensor into the center king cable of 7-wire strand. This FBG sensors embedded tendon has been successfully applied to measuring the short-term anchor force. But to adopt this tendon to long-term monitoring, temperature compensation of the FBG sensors embedded tendon should be done. In this paper, we described how to compensate the effect in compliance with the change of underground temperature during long-term tension force monitoring of ground anchors by using optical fiber sensors (FBG: Fiber Bragg Grating). The model test was carried out to determine the temperature sensitivity coefficient (${\beta}^{\prime}$) of FBG sensors embedded tendon. The determined temperature sensitivity coefficient ${\beta}^{\prime}=2.0{\times}10^{-5}/^{\circ}C$ was verified by comparing the ground temperatures predicted from the proposed sensor using ${\beta}^{\prime}$ with ground temperatures measured from ground thermometer. Finally, temperature compensations were carried out based on ${\beta}^{\prime}$ value and ground temperature measurement from KMA for the tension force monitoring results of tension type and compression type anchors, which had been installed more than 1 year before at the test site. Temperature compensated tension forces are compared with those measured from conventional load cell during the same measuring time. Test results show that determined temperature sensitivity coefficient (${\beta}^{\prime}$) of FBG sensors embedded tendon is valid and proposed temperature compensation method is also appropriate from the fact that the temperature compensated tension forces are not dependent on the change of ground temperature and are consistent with the tension forces measured from the conventional load cell.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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