Esen, Ismail;Alazwari, Mashhour A.;Eltaher, Mohamed A;Abdelrahman, Alaa A.
Steel and Composite Structures
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v.42
no.6
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pp.805-826
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2022
The free and live load-forced vibration behaviour of porous functionally graded (PFG) higher order nanobeams in the thermal and magnetic fields is investigated comprehensively through this work in the framework of nonlocal strain gradient theory (NLSGT). The porosity effects on the dynamic behaviour of FG nanobeams is investigated using four different porosity distribution models. These models are exploited; uniform, symmetrical, condensed upward, and condensed downward distributions. The material characteristics gradation in the thickness direction is estimated using the power-law. The magnetic field effect is incorporated using Maxwell's equations. The third order shear deformation beam theory is adopted to incorporate the shear deformation effect. The Hamilton principle is adopted to derive the coupled thermomagnetic dynamic equations of motion of the whole system and the associated boundary conditions. Navier method is used to derive the analytical solution of the governing equations. The developed methodology is verified and compared with the available results in the literature and good agreement is observed. Parametric studies are conducted to show effects of porosity parameter; porosity distribution, temperature rise, magnetic field intensity, material gradation index, non-classical parameters, and the applied moving load velocity on the vibration behavior of nanobeams. It has been showed that all the analyzed conditions have significant effects on the dynamic behavior of the nanobeams. Additionally, it has been observed that the negative effects of moving load, porosity and thermal load on the nanobeam dynamics can be reduced by the effect of the force induced from the directed magnetic field or can be kept within certain desired design limits by controlling the intensity of the magnetic field.
Zhao, Li-Cai;Chen, Shi-Shuenn;Khajehzadeh, Mohammad;Yousif, Mariwan Araz;Tahouneh, Vahid
Steel and Composite Structures
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v.43
no.1
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pp.91-106
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2022
This paper has focused on presenting a three dimensional theory of elasticity for free vibration of 3D-graphene foam reinforced polymer matrix composites (GrF-PMC) cylindrical panels resting on two-parameter elastic foundations. The elastic foundation is considered as a Pasternak model with adding a Shear layer to the Winkler model. The porous graphene foams possessing 3D scaffold structures have been introduced into polymers for enhancing the overall stiffness of the composite structure. Also, 3D graphene foams can distribute uniformly or non-uniformly in the shell thickness direction. The effective Young's modulus, mass density and Poisson's ratio are predicted by the rule of mixture. Three complicated equations of motion for the panel under consideration are semi-analytically solved by using 2-D differential quadrature method. The fast rate of convergence and accuracy of the method are investigated through the different solved examples. Because of using two-dimensional generalized differential quadrature method, the present approach makes possible vibration analysis of cylindrical panels with two opposite axial edges simply supported and arbitrary boundary at the curved edges. It is explicated that 3D-GrF skeleton type and weight fraction can significantly affect the vibrational characteristics of GrF-PMC panel resting on two-parameter elastic foundations.
Han, Bin;Sun, J.B.;Heidarzadeh, Milad;Jam, M.M. Nemati;Benjeddou, O.
Steel and Composite Structures
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v.41
no.5
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pp.761-773
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2021
This study presents a 3D non-linear finite element (FE) assessment of dynamic soil-structure interaction (SSI). The numerical investigation has been performed on the time domain through a Finite Element (FE) system, while considering the nonlinear behavior of soil and the multi-directional nature of genuine seismic events. Later, the FE outcomes are analyzed to the recorded in-situ free-field and structural movements, emphasizing the numerical model's great result in duplicating the observed response. In this work, the soil response is simulated using an isotropic hardening elastic-plastic hysteretic model utilizing HSsmall. It is feasible to define the non-linear cycle response from small to large strain amplitudes through this model as well as for the shift in beginning stiffness with depth that happens during cyclic loading. One of the most difficult and unexpected tasks in resolving soil-structure interaction concerns is picking an appropriate ground motion predicted across an earthquake or assessing the geometrical abnormalities in the soil waves. Furthermore, an artificial neural network (ANN) has been utilized to properly forecast the non-linear behavior of soil and its multi-directional character, which demonstrated the accuracy of the ANN based on the RMSE and R2 values. The total result of this research demonstrates that complicated dynamic soil-structure interaction processes may be addressed directly by passing the significant simplifications of well-established substructure techniques.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2022.05a
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pp.650-652
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2022
Frame rate up-conversion (FRUC) algorithm is an image interpolation technology that improves the frame rate of moving pictures. This solves problems such as screen shake or blurry motion caused by low frame rate video in high-definition digital video systems, and provides viewers with a more free and smooth visual experience. In this paper, we propose a video compression technique using deep learning-based FRUC algorithm. The proposed method compresses and transmits after excluding some images from the original video, and uses a deep learning-based interpolation method in the decoding process to restore the excluded images, thereby compressing them with high efficiency. In the experiment, the compression performance was evaluated using the decoded image and the image restored by the FRUC algorithm after encoding the video by skipping 1 or 3 pages. When 1 and 3 sheets were excluded, the average BD-rate decreased by 81.22% and 27.80%. The reason that excluding three images has lower encoding efficiency than excluding one is because the PSNR of the image reconstructed by the FRUC method is low.
In this investigation, an improved integral trigonometric shear deformation theory is employed to examine the vibrational behavior of the functionally graded (FG) sandwich plates resting on visco-Pasternak foundations. The studied structure is modelled with only four unknowns' variables displacements functions. The simplicity of the developed model being in the reduced number of variables which was made with the help of the use of the indeterminate integral in the formulation. The current kinematic takes into consideration the shear deformation effect and does not require any shear correction factors as used in the first shear deformation theory. The equations of motion are determined from Hamilton's principle with including the effect of the reaction of the visco-Pasternak's foundation. A Galerkin technique is proposed to solve the differentials governing equations, which enables one to obtain the semi-analytical solutions of natural frequencies for various clamped and simply supported FG sandwich plates resting on visco-Pasternak foundations. The validity of proposed model is checked with others solutions found in the literature. Parametric studies are performed to illustrate the impact of various parameters as plate dimension, layer thickness ratio, inhomogeneity index, damping coefficient, vibrational mode and elastic foundation on the vibrational behavior of the FG sandwich plates.
The main goal of this paper is to study vibration of damaged core laminated sectorial plates with Functionally graded (FG) face sheets based on three-dimensional theory of elasticity. The structures are made of a damaged isotropic core and two external face sheets. These skins are strengthened at the nanoscale level by randomly oriented Carbon nanotubes (CNTs) and are reinforced at the microscale stage by oriented straight fibers. These reinforcing phases are included in a polymer matrix and a three-phase approach based on the Eshelby-Mori-Tanaka scheme and on the Halpin-Tsai approach, which is developed to compute the overall mechanical properties of the composite material. Three complicated equations of motion for the sectorial plates under consideration are semi-analytically solved by using 2-D differential quadrature method. Using the 2-D differential quadrature method in the r- and z-directions, allows one to deal with sandwich annular sector plate with arbitrary thickness distribution of material properties and also to implement the effects of different boundary conditions of the structure efficiently and in an exact manner. The fast rate of convergence and accuracy of the method are investigated through the different solved examples. The sandwich annular sector plate is assumed to be simply supported in the radial edges while any arbitrary boundary conditions are applied to the other two circular edges including simply supported, clamped and free. Several parametric analyses are carried out to investigate the mechanical behavior of these multi-layered structures depending on the damage features, through-the-thickness distribution and boundary conditions.
Considerable attention is given to drug delivery technology that efficiently delivers appropriate levels of drug molecules to diseased sites with significant therapeutic efficacy. Nanotechnology has been used to develop various strategies for targeted drug delivery, while controlling the release of drugs because of its many benefits. Here, a delivery system was designed to control drug release by external magnetic fields using porous silica and magnetic nanoparticles. Magnetic nanochains (MNs) of various lengths (MN-1: 1.4 ± 0.8 ㎛, MN-2: 2.2 ± 1.1 ㎛, and MN-3: 5.3 ± 2.0 ㎛) were synthesized by controlling the exposure time of the external magnetic force in magnetic nanoaggregates (MNCs). Mesoporous silica-coated magnetic nanochains (MSMNs) (MSMN-1, MSMN-2, and MSMN-3) were prepared by forming a porous silica layer through sol-gel polymerization. These MSMNs could load the drug doxorubicin (DOX) into the silica layer (DOX-MSMNs) and control the release behavior of the DOX through an external rotating magnetic field. Simulations and experiments were used to verify the motion and drug release behavior of the MSMNs. Furthermore, a bio-receptor (aptamer, Ap) was introduced onto the surface of the DOX-MSMNs (Ap-DOX-MSMNs) that could recognize specific cancer cells. The Ap-DOX-MSMNs demonstrated a strong therapeutic effect on cancer cells that was superior to that of the free DOX. The potent ability of these MSMNs as an external stimulus-responsive drug delivery system was proven.
Background: Reverse total shoulder arthroplasty (rTSA) has gained popularity in recent years and is indicated for a wide variety of shoulder pathologies. However, use of rTSA in patients with "weight-bearing" shoulders that support wheelchair use or crutches has higher risk. The aim of this study was to assess the results of rTSA in such patients. Methods: Between 2005 and 2014, 24 patients (30 shoulders) with weight-bearing shoulders were treated with rTSA at our unit. Patients had cuff arthropathy (n=21), rheumatoid arthritis (n=3), osteoarthritis (n=1), acute fracture (n=3), or fracture sequela (n=2). Postoperatively, patients were advised not to push themselves up and out of their wheelchair for 6 weeks. This study was performed in 2016, and 21 patients (27 shoulders) were available for a mean follow-up of 5.6 years (range, 2-10 years). The mean age at surgery was 78 years (range, 54-90 years). Results: Constant-Murley score improved from 9.4 preoperatively to 59.8 at the final follow-up (P=0.001). Pain score improved from 2/15 to 13.8/15 (P=0.001). Patient satisfaction (Subjective Shoulder Value) improved from 0.6/10 to 8.7/10 (P=0.001). Significant improvement in mean range of motion from 46° to 130° of elevation, 14° to 35° of external rotation, and 29° to 78° internal rotation was recorded (P=0.001). Final mean Activities of Daily Living External and Internal Rotation was 32.4/36. Only three patients showed Sirveaux-Nerot grade-1 (10%) glenoid notching and three grade 2 (10%). Conclusions: rTSA can be used for treatment of patients with weight-bearing shoulders. Such patients reported pain free movement, resumed daily activities, and high satisfaction rates.
This study presents a methodical investigation into improving structural designs through the analytical examination of the dynamic behavior of functionally graded plates (FGPs) resting on viscoelastic foundations. By employing a four variable first-order shear deformation theory, the study computes non-dimensional frequencies for a variety of porous FGPs with diverse graded patterns and porosity distributions. Different gradient patterns of the plates are considered, and three distinct functions-sigmoid (S-FGM), exponential (E-FGM), and power-law (P-FGM)-are utilized to assess material performance in specific directions. The equations of motion are derived and solved using both Navier's method and Hamilton's principle. Analytical solutions for vibration frequency are provided to validate the proposed methodology against existing literature. Furthermore, a comprehensive parametric analysis is conducted, taking into account various factors such as ceramic material, porosity distribution, gradient index, length-to-thickness ratio, gradient pattern, and damping coefficient. The findings suggest that enhancing the damping coefficient of the viscoelastic foundation can significantly improve the free-vibrational response of functionally graded material plates.
Ha, Yae-Na;Jeong, Ji-In;Kang, Byoung-Ho;Yoo, Eun-Young
Therapeutic Science for Rehabilitation
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v.13
no.3
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pp.51-67
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2024
Objective : This study investigated trends in the use of assessment tools by occupational therapists working with adults and older adults. Methods : Occupational therapists were surveyed to gather data on general characteristics, assessment tool usage, assessment time and frequency, usage trends by area, and education. The tools were categorized by the Occupational Therapy Practice Framework (OTPF) into Activities of Daily Living (ADL), Instrumental Activities of Daily Living (IADL), and play and leisure for occupations, and cognitive functions, motor functions, and psychosocial aspects for client factors. Data from 98 respondents were analyzed using frequency analysis and one-way ANOVA with SAS. Results : Most surveyed occupational therapists worked in university or general hospitals (40.82%). The assessment time per patient was under 30 min (62.25%), and re-assessment frequency was one~three months (68.38%). The most frequently used assessment tools by the OTPF were as follows: ADL: Modified Barthel Index (94.90%), IADL: Canadian Occupational Performance Measure (31.63%), cognitive functions: Mini-Mental Status Examination (89.80%), visual perception: Motor-free Visual Perception Test (56.12%), dementia: Global Deterioration Scale (63.27%), motor functions: Jamar Dynamometer & Pinch Gauge (59.18%), dysphagia: Video Fluoroscopic Swallowing Study (28.57%), physical examination: Range of Motion (59.18%), and psychosocial: Geriatric Depression Scale (33.67%). Conclusion : This study identified the use and rationale of assessment tools for occupational therapy in adults and older adults. These findings aim to enhance the curriculum and continuing education of occupational therapists.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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