The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.7
no.1
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pp.646-653
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2021
The medical bed developed in this study consists of N keys and each is driven vertically by an actuator. Since M sensors are mounted on each keyboard to measure body pressure, the resolution of the body pressure map is determined by the MN. A sensor controller is mounted on each keyboard, and the body pressure values measured from M sensors are transmitted to the main controller through a serial communication network such as CAN (Car Area Network). Each keyboard is equipped with a servo driver that drives a motor, and it is connected to the main controller via CAN to control the height of the keyboard according to the displacement value indicated by the main controller. In addition, the maximum body pressure value and body pressure ratio applied to each part of the keyboard are calculated and used as the basic data for controlling bed comfort by artificial intelligence. As a result, the proposed system can be a foundation that can be used for the control of body comfort and pressure sore prevention by artificial intelligence to be developed in the future.
This study attempts to shed light on the coupled impact of types of loading, thickness stretching, and types of variation of Winkler-Pasternak foundations on the flexural behavior of simply- supported FG plates according to the new quasi-3D high order shear deformation theory, including integral terms. A new function sheep is used in the present work. In particular, both Winkler and Pasternak layers are non-uniform and vary along the plate length direction. In addition, the interaction between the loading type and the variation of Winkler-Pasternak foundation parameters is considered and involved in the governing equilibrium equations. Using the virtual displacement principle and Navier's solution technique, the numerical results of non-dimensional stresses and displacements are computed. Finally, the non-dimensional formulas' results are validated with the existing literature, and excellent agreement is detected between the results. More importantly, several complementary parametric studies with the effect of various geometric and material factors are examined. The present analytical model is suitable for investigating the bending of simply-supported FGM plates for special technical engineering applications.
Adeel, Muhammad B.;Aaqib, Muhammad;Pervaiz, Usman;Rehman, Jawad Ur;Park, Duhee
Geomechanics and Engineering
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v.28
no.1
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pp.11-23
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2022
The response of pile foundations under lateral loads are usually analyzed using beam-on-nonlinear-Winkler-foundation (BNWF) model framework employing various forms of empirically derived p-y curves and p-multipliers. In practice, the p-y curve presented by the American Petroleum Institute (API) is most often utilized for piles in granular soils, although its shortcomings are recognized. The objective of this study is to evaluate the performance of the BNWF model and to quantify the error in the estimated pile response compared to a rigorous numerical model. BNWF analyses are performed using three sets of p-y curves to evaluate reliability of the procedure. The BNWF model outputs are compared with results of 3D nonlinear finite element (FE) analysis, which are validated via field load test measurements. The BNWF model using API p-y curve produces higher load-displacement curve and peak bending moment compared with the results of the FE model, because empirical p-y curve overestimates the stiffness and underestimates ultimate resistance up to a depth equivalent to four times the pile diameter. The BNWF model overestimates the peak bending moment by approximately 20-30% using both the API and Reese curves. The p-multipliers are revealed to be sensitive on the p-y curve used as input. These results highlight a need to develop updated p-y curves and p-multipliers for improved prediction of the pile response under lateral loading.
Mohamad, Hisham;Tee, Bun Pin;Chong, Mun Fai;Lee, Siew Cheng;Chaiyasarn, Krisada
Smart Structures and Systems
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v.29
no.2
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pp.267-278
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2022
Pre-stressed concrete circular spun piles are widely used in various infrastructure projects around the world and offer an economical deep foundation system with consistent and superior quality compared to cast in-situ and other concrete piles. Conventional methods for measuring the lateral response of piles have been limited to conventional instrumentation, such as electrical based gauges and pressure transducers. The problem with existing technology is that the sensors are not able to assist in recording the lateral stiffness changes of the pile which varies along the length depending on the distribution of the flexural moments and appearance of tensile cracks. This paper describes a full-scale bending test of a 1-m diameter spun pile of 30 m long and instrumented using advanced fibre optic distributed sensor, known as Brillouin Optical Time Domain Analysis (BOTDA). Optical fibre sensors were embedded inside the concrete during the manufacturing stage and attached on the concrete surface in order to measure the pile's full-length flexural behaviour under the prescribed serviceability and ultimate limit state. The relationship between moments-deflections and bending moments-curvatures are examined with respect to the lateral forces. Tensile cracks were measured and compared with the peak strains observed from BOTDA data which corroborated very well. By analysing the moment-curvature response of the pile, the structure can be represented by two bending stiffness parameters, namely the pre-yield (EI) and post-yield (EIcr), where the cracks reduce the stiffness property by 89%. The pile deflection profile can be attained from optical fibre data through closed-form solutions, which generally matched with the displacements recorded by Linear Voltage Displacement Transducers (LVDTs).
Tendon reinforced cemented soil is applied extensively in foundation stabilisation and improvement, especially in areas with soft clay. To solve the deterioration problem led by steel corrosion, the glass fiber-reinforced polymer (GFRP) tendon is introduced to substitute the traditional steel tendon. The interface bond strength between the cemented soil matrix and GFRP tendon demonstrates the outstanding mechanical property of this composite. However, the lack of research between the influence factors and bond strength hinders the application. To evaluate these factors, back propagation neural network (BPNN) is applied to predict the relationship between them and bond strength. Since adjusting BPNN parameters is time-consuming and laborious, the particle swarm optimisation (PSO) algorithm is proposed. This study evaluated the influence of water content, cement content, curing time, and slip distance on the bond performance of GFRP tendon-reinforced cemented soils (GTRCS). The results showed that the ultimate and residual bond strengths were both in positive proportion to cement content and negative to water content. The sample cured for 28 days with 30% water content and 50% cement content had the largest ultimate strength (3879.40 kPa). The PSO-BPNN model was tuned with 3 neurons in the input layer, 10 in the hidden layer, and 1 in the output layer. It showed outstanding performance on a large database comprising 405 testing results. Its higher correlation coefficient (0.908) and lower root-mean-square error (239.11 kPa) were obtained compared to multiple linear regression (MLR) and logistic regression (LR). In addition, a sensitivity analysis was applied to acquire the ranking of the input variables. The results illustrated that the cement content performed the strongest influence on bond strength, followed by the water content and slip displacement.
The purpose of this study was to investigate the frequency characteristics of forced vibration considering the vehicle progress. And the vibration characteristics in frequency domain that occur, when vehicle passes the bump, were analyzed. The responses such as displacement, velocity and acceleration were obtained through numerical analysis, and FFT processing was performed to analyze the frequency response function(FRF) characteristics. In particular, the location of vehicle eigenmodes and external excitation modes was clearly shown and analyzed. In the forced vibration model by external force, the behavior of the eigenmode in power spectrum and real and imaginary parts were also analyzed. The mode characteristics were also analyzed in each FRF. It was approximated by assuming total excitation force by considering the exciting frequency using impulse and sine wave forces, which can give the amplitude and frequencies. The response characteristics of forced oscillations having different mass, damping and stiffness have been systematically discussed.
One of the methods for calculating unit skin friction of soft-rock-socket parts for cast-in-place piles involves the roughness measurement of the parts. The measurements are conducted during the excavation stage. A roughness measuring device is installed in the excavation hole and the unit skin friction is calculated from the measured surface roughness of the rock socket. Herein, the results of roughness measurement of rock-socket parts in cast-in-place piles and that of load transfer tests are analyzed and compared. The unit skin friction from the roughness measurements can be converted into unit skin friction corresponding to the displacement of a pile generated in a load transfer test. A reduction factor is given as Rf = -0.14n + 1.48.
The pile driving process may lead to ground heaving, causing additional positive skin friction to act on the piles, compromising their stability. This study proposes a new pile foundation type that can reduce positive skin friction. This was investigated by designing and constructing a pile with a hydraulic cylinder which actively responds to ground deformation. The newly proposed pile design was compared against traditional piles in multiple model tests where ground heaving was simulated. In the tests, base load and total shaft resistance were measured during ground heaving and with expansion of the hydraulic cylinder. As a result of the tests, a very small amount of expansion of the hydraulic cylinder member completely reduced the positive skin friction and increased the base load. Excessive expansion of the hydraulic cylinder, however, generates negative skin friction beyond the zero skin friction state. Therefore, it is necessary to estimate the appropriate level of hydraulic cylinder expansion, taking into account the amount of ground heaving and the allowable displacement of the pile.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4A
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pp.517-528
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2008
This paper presents a hysteretic damage model for reinforced concrete (RC) joints that explicitly accounts for the bond-slip between the reinforcing bars and the surrounding concrete. A frame element whose displacement fields for the concrete and the reinforcing bars are different to permit slip is developed. From the fiber section concept, compatibility equations for concrete, rebar, and bond are defined. Modification of the hysteretic stress-strain curve of steel is conducted for partial unloading and reloading conditions. Local bond stress-slip relations for monotonic loads are updated at each slip reversal according to the damage factor. The numerical applications of the reinforcing bar embedded in the confined concrete block, the RC column anchored in the foundation, and the RC beam-column subassemblage validate the model accuracy and show how including the effects of bond-slip leads to a good assessment of the amount of energy dissipation during loading histories.
Kim, Young Sung;Lee, Ho Min;Kim, Jong Pil;Chung, Phil Hyun;Park, Soon Young
Journal of the Korean Orthopaedic Association
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v.56
no.4
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pp.317-325
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2021
Purpose: This study compared the functional and radiologic outcomes of intramedullary nailing (IMN) and minimally invasive plate osteosynthesis (MIPO) for tibia fractures in distal tibial spiral fractures combined with posterior malleolar fractures, as well as the functional and radiologic outcomes with and without fixation for posterior malleolar fractures. Materials and Methods: From January 2010 to December 2018 the radiological and clinical outcomes of 30 skeletally mature patients with tibial spiral fractures (AO Foundation/Orthopaedic Trauma Association classification 42-A1, B1, C1) combined with posterior malleolar fractures were analyzed. Sixteen patients were treated with IMN, and 14 patients were treated with MIPO. Depending on the surgical methods, the radiologic and clinical outcomes were compared by evaluating the bone union time, postoperative alignment, postoperative displacement of the posterior malleolar fragment, and American Orthopaedic Foot and Ankle Society (AOFAS) score. Moreover, the functional and clinical outcomes with and without fixation for posterior malleolar fractures were compared. Results: The mean bone union time was 21.8 weeks in the IMN group and 23.1 weeks in the MIPO group (p=0.500). At the final follow up, the mean alignment was coronal angulation of 1.8°, sagittal angulation of 1.6° in the IMN group and coronal angulation of 1.2° and sagittal angulation of 1.7° in the MIPO group (conoral angulation: p=0.131, sagittal angulation: p=0.850). The postoperative and final radiologic evaluation showed no displacement of the posterior malleolar fragment and excellent joint congruity in all cases. At the final follow-up, the mean AOFAS score was 88.0 on average in the IMN group and 87.6 on average in the MIPO group (p=0.905). The ankle range of motion and AOFAS score were similar in the fixation group and no fixation group for posterior malleolar fractures. Conclusion: Both IMN and MIPO for tibial spiral fractures combined with posterior malleolar fractures result in satisfactory radiological and clinical outcomes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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