Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.4
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pp.353-362
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2016
An accurate hysteresis model of an elastomer is important for quantifying viscoelastic energy loss. We suggest a highly nonlinear hyper-viscoelastic constitutive model of elastomers. The model captures a nonlinear viscoelastic characteristic by combining Yeoh's hyperelastic model and Hoofatt's hysteresis model used Neo-Hookean hyperelastic model. Analytical and numerical models were generated from uniaxial cyclic tests of an elastomer under a sinusoidal load with a mean strain of 150%, amplitudes of 20~80%, and frequencies of 0.02~0.2Hz. The viscoelastic model can highly capture the viscoelastic energy loss up to a strain of 230%.
Jiajia, Hao;Xinqun, Zhu;Yang, Yu;Chunwei, Zhang;Jianchun, Li
Smart Structures and Systems
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v.30
no.6
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pp.673-686
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2022
Deep learning algorithms for Structural Health Monitoring (SHM) have been extracting the interest of researchers and engineers. These algorithms commonly used loss functions and evaluation indices like the mean square error (MSE) which were not originally designed for SHM problems. An updated loss function which was specifically constructed for deep-learning-based structural damage detection problems has been proposed in this study. By tuning the coefficients of the loss function, the weights for damage localization and quantification can be adapted to the real situation and the deep learning network can avoid unnecessary iterations on damage localization and focus on the damage severity identification. To prove efficiency of the proposed method, structural damage detection using convolutional neural networks (CNNs) was conducted on a truss bridge model. Results showed that the validation curve with the updated loss function converged faster than the traditional MSE. Data augmentation was conducted to improve the anti-noise ability of the proposed method. For reducing the training time, the normalized modal strain energy change (NMSEC) was extracted, and the principal component analysis (PCA) was adopted for dimension reduction. The results showed that the training time was reduced by 90% and the damage identification accuracy could also have a slight increase. Furthermore, the effect of different modes and elements on the training dataset was also analyzed. The proposed method could greatly improve the performance for structural damage detection on both the training time and detection accuracy.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.10
no.6
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pp.906-915
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1986
This study reviewed the theory of acoustic emission applying generation of acoustic emission in metal cutting and proposed a relationship between fundamental cutting parameters and the root mean square (RMS) voltage of the acoustic emission on the basis of the mechanics of the orthogonal cutting operation. Experimental results are presented for 6063-T5 Auminum and the validity of this relationship is evaluated by a series of tests varying cutting speed, feed rate and rake angle in orthogonal cutting. The original formula derived theoretically has been modified in order to utilize independent of fundamental cutting parameters. RMS voltage of acoustic emission depends on cutting speed and strain rate, but it is not much affected by feed rate. Applying lubricant, the drop of RMS level has been observed.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.27
no.8
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pp.1150-1157
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2003
Nonlinear relationship between Reynolds stresses and the rate of strain of nonlinear k-$\varepsilon$models is evaluated theoretically by using the boundary layer assumptions against the turbulence-driven secondary flows in noncircular ducts and then their prediction performance is validated numerically through the application to the fully developed turbulent flow in a square duct. Typical predicted quantities such as mean axial and secondary velocities, turbulent kinetic energy and Reynolds stresses are compared with available experimental data. The nonlinear k-$\varepsilon$ model adopted in a commercial code is found to be unable to predict accurately duct flows with the prediction level of secondary flows one order less than that of the experiment.
Nonlinear relationship between Reynolds stresses and the rate of strain of nonlinear ${\kappa}-{\epsilon}$ models is evaluated theoretically by using the boundary layer assumptions against the turbulence-driven secondary flows in noncircular ducts and then their prediction performance is validated numerically through the application to the fully developed turbulent flow in a square duct. Typical predicted quantities such as mean axial and secondary velocities, turbulent kinetic energy and Reynolds stresses are compared with available experimental data. The nonlinear model adopted in a commercial code is found to be unable to predict accurately duct flows with the prediction level of secondary flows one order less than that of the experiment.
The purpose of this study was to compare the thermophysiological responses and subjective sensations of clothing materials with different water transfer property investigated in exercising and resting subjects at an ambient temperature of $20^{\circ}C$ and a relative humidity of 40%. Two kinds of clothing ensemble were tested: 100% cotton with highly water-absorbent but slowly dry properties(C) and 100% polyester with quickly water-absorbent and dry properties by four capillary channels(QADP). Seven apparently healthy male participants each undertook two series of experiments comprised 10-min of rest, 20-min of exercise with 70% of $VO_{2max}$ on a treadmill and 20-min of recovery. Mean skin temperature was significantly lower in QADP than in C during exercise and recovery. Clothing microclimate temperature was significantly lower in QADP during exercise and clothing surface temperature was also lower in QADP especially during recovery. Also, clothing surface humidity was significantly higher in QADP after the later half of exercise. The concentration of blood lactic acid tended to decrease to a lower level at recovery 3 minutes when wearing QADP rather than C clothing ensemble. Metabolic energy was marginally significantly less during the second half of exercise in QADP. Body mass loss tended to be greater in C than in QADP. The participants had better scores in thermal sensation, comfortable sensation and wetness in QADP during exercise and recovery. These results show that functional materials with quickly water-absorbent and dry properties can alleviate heat strain and induce more comfortable clothing microclimates and subjective sensations in the exercise-induced hyperthermia.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.8
no.3
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pp.375-385
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1996
Turbulent flow and heat transfer characteristics around staggered tube banks were studied using the 3-D Navier-Stokes equations and energy equation governing a steady incompressible flow, which were reformulated in a non-orthogonal coordinate system with cartesian velocity components and discretized by the finite volume method with a non-staggered variable arrangement. The predicted turbulent kinetic energy using RNG $k-{\varepsilon}$ model was lower than that of standard $k-{\varepsilon}$ model but showed same result for mean flow field quantities. The prediction of the skin friction coefficient using RNG $k-{\varepsilon}$ model showed better trend with experimental data than standard $k-{\varepsilon}$ model result. The inclined flow showed higher velocity and skin friction coefficient than transverse flow because of extra strain rate ($\frac{{\partial}w}{{\partial}y}$). Also, this was why the inclined flow showed higher local heat transfer coefficient than the transverse flow.
Ground failure by liquefaction can occur not only during shaking but also as the result of the post-liquefaction process after an earthquake. During the process of ground deformation and failure, excess pore water pressure in soil is redistributed, which can then lead to changes in the effective stress of soils. Therefore, in order to provide a further understanding of the phenomenon, we have to estimate the properties of effective stress during the recompression process in post-liquefaction as well, not only the total amount of pore water drained. The primary objectives of this study are to determine and compare the recompression properties in the post-liquefaction process in terms of the relationship between volumetric strains and mean effective stresses under the various conditions of relative density and shear stress history. In all experimental cases, the volumetric strains increase greatly in the low effective stress level, almost to the zero zone, and granite soil, which has fine grains, undergoes gradual changes in the relationship between volumetric strains and mean effective stresses compared with fine sand. And, we can also find that recompression properties in the post-liquefaction process by cyclic loading depend highly on the dissipation energy and maximum shear strain, and this fact can be obtained in all cases regardless of the existence of fine content, relative density, and loading history. Especially, granite soil having fine grains can be defined uniformly in the relationship between dissipation energy and maximum volumetric strain, while fine sand cannot be so uniformly defined.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.18
no.5
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pp.373-380
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1998
The prediction of bone strength by ultrasound velocity and broadband ultrasound attenuation was examined. Ultrasound velocity and broadband attenuation were measured for sixty specimens of human trabecular bone. Samples were divided into two equal groups and loaded in compression at the strain rates of $0.0004\;s^{-1}$ and of $0.08\;s^{-1}$. The ultimate strength was determined for each specimen. Specimens tested at $0.08\;s^{-1}$ had a mean value of strength 63% higher than the specimens tested at $0.0004\;s^{-1}$. Ultrasound velocity and broadband attenuation were significantly associated with compressive strength at both strain rates. Mechanical strength was also correlated strongly with a linear combination of ultrasound velocity and broadband attenuation for both the low and high loading rates. The use of ultrasound parameters may provide good clinical means for assessing the resistance of trabecular bone to both low and high energy trauma.
To evaluate farmers' workload during harvesting grapes in summer, this study investigated farmers' physiological, psychological responses, work postures and thermal environment around in the field. This field study was conducted in the Anseong County of Kyonggi Province at the end of August. Five career farmers (1 male, 4 females) volunteered as subjects. Three of them were over their sixties. During harvesting grapes in the field, physiological responses were monitored continuously. 1. Air temperature (T/sub a/), air humidity(H/sub a/), black globe temperature(T/sub g/), air velocity and WBGT around the grape field were 26.9℃, 77.7%RH, 32.8℃, 0.08㎧ and 26.3℃, respectively. Because farmers started the harvesting task in early morning, thermal environments weren't conditions to give farmers severe heat strain. 2. The percentage of the work postures was larger in order of standing, walking, and bending one's back posture. Particularly, the percentage of standing posture with raising both arms above shoulder of two farmers was up to 29% and 61% of the total work duration. 3. Rectal temperature (T/sub re/), mean skin temperature (T/sub sk/), clothing microclimate temperature (T/sub cl/) on the chest and the back, heart rate (HR) and energy expenditure (EE) were 37.2℃, 33.1℃, 32.0℃, 32.4℃, 88bpm and 1.3 Kca1/㎡/min respectively. In the point of these physiological results, we evaluated that the harvesting task was a moderate work. 4. All farmers expressed‘hard, hot, humid and slightly uncomfortable’ at the end of works for each subjective questionnaire. The grape harvesting tasks were not evaluated as a very hard work in the point of physiological work standards. But we considered 1) inappropriate work posture (standing posture with raising both arms above shoulder) and 2) farmers' age as burden factors. These findings suggest that adding adequate protective clothing/equipments for farmers may contribute to maintain their body temperature within the normal range, stabilize HR and decrease psychological strain.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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