Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2005.11a
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pp.731-734
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2005
Generally, characteristics of electromechanical actuators are coupled with the mechanical and the electrical properties. Important mechanical parameters of these actuators are the achievable force and displacement in the presence of electric field. These mechanical parameters are related to the stress and strain of the materials and the actuator geometry. This paper presents how to measure the blocked force by using the micro-balance. The blocked force is defined as the force produced by the transducer under an applied voltage when the tip is constrained to zero motion. Also, a theoretical force by using the cantilever beam model is calculated under elastic domain. From the sample of 4 cm $\times$ 1 cm $\times$ 20 $\mu$m, the blocked farce measured from the equipment is 20.3 $\mu$N at 8 V$_{DC}$. By comparing it with the theoretical value, 24.9 $\mu$N, the blocked force measurement is acceptable. The furce measurement is also investigated with different AC electric fields and the frequency.
Chen, Yanfei;Jankowitz, Brian T.;Cho, Sung Kwon;Yeo, Woon-Hong;Chun, Youngjae
Biomaterials and Biomechanics in Bioengineering
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v.2
no.2
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pp.71-84
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2015
A low-profile flow sensor has been designed, fabricated, and characterized to demonstrate the feasibility for monitoring hemodynamics in cerebral aneurysm. The prototype device is composed of three micro-membranes ($500-{\mu}m$-thick polyurethane film with $6-{\mu}m$-thick layers of nitinol above and below). A novel super-hydrophilic surface treatment offers excellent hemocompatibility for the thin nitinol electrode. A computational study of the deformable mechanics optimizes the design of the flow sensor and the analysis of computational fluid dynamics estimates the flow and pressure profiles within the simulated aneurysm sac. Experimental studies demonstrate the feasibility of the device to monitor intra-aneurysmal hemodynamics in a blood vessel. The mechanical compression test shows the linear relationship between the applied force and the measured capacitance change. Analytical calculation of the resonant frequency shift due to the compression force agrees well with the experimental results. The results have the potential to address important unmet needs in wireless monitoring of intra-aneurysm hemodynamic quiescence.
Pressure swing adsorption is a purification process which can get pure hydrogen. The purification process is composed of four process: compression, adsorption, desorption and discharge. In this study the adsorption process was simulated by using the Fluent and validated with experimental results. A gas used in experiment is composed of H2, CO2, CH4, and CO. Adsorption process conducted under 313 kelvin and 3 bar and bituminous-coal-based (BPL) activated carbon was used as the adsorbent. Langmuir model was applied to explain the gas adsorption. And diffusion of all the gases was controlled by micro-pore resistances. The result shows that, the most adsorbed gas was carbon dioxide, followed by methane and carbon monoxide. And carbon monoxide took the least amount of time to reach the maximum adsorption amount. The molar fraction of the off-gas became the same as the molar fraction of the gas supplied from the inlet after adsorption reached the equilibrium.
The finite element method is applied to analyze the deformation mechanisms in the closed-cell Al foam under the compression. The modeling of the real cellular structure proceeds with the concept of the reverse engineering. First of all, the small, $10{\times}\;10{\times}\;10mm^3$ sized specimens of the closed-cell Al foam are prepared. The micro focus X-ray CTsystem of SHIMADZU Corp. is used to scan the full structures of the specimens. The scanned structures are converted to the geometric surfaces and solids through the software for 3-D scan data processing, RapidFormTMof INUS Tech. Inc. Then the solid meshes are directly generated on the converted geometric solids for the finite element analysis. The large elastic-plastic deformation and 3-D contact problems for the Al cellular material are considered. The clear and successful analysis for the deformation mechanisms in the closed-cell Al foam is carried out through the comparison of the numerical results in this research with the referred experimental ones.
The recent industrial application requires technical methods to get the cutting fluid droplet surfaces in particular from the viewpoint of topography and micro texture. To characterize the surface topography of droplet, the combination of the confocal laser scanning microscope (CLSM) and wavelet filtering is well suited for obtaining the droplet geometry encountered in tribological research. This technique indicates a better agreement in obtaining an appropriate droplet surface obtained by the CLSM over a detail range of surface accuracy (resolution: $2{\mu}m$). And the results allow an excellent accuracy in a measurement of a droplet surface. The combination of extended focal depth measurement configured and multi-scale wavelet filtering has proven that it can construct a droplet surface in a successive and accurate way. A multi-scale approach of wavelet filtering was developed based on the decomposition and reconstruction of droplet surface by 2D wavelet transform using db9 (a mother wavelet of daubechies). Also this technique can be extended to characterize the quantification of droplet properties and other field in a wide range of scales. Finally this method is verified to be a better droplet surface modeling in a micro scale arising in a mist machining.
In the present study, a hybrid model of artificial neural network (ANN) and internet of things (IoT) is proposed to overcome the difficulties in deriving governing equations and numerical solutions of the dynamical behavior of the nano-systems. Nano-structures manifest size-dependent behavior in response to static and dynamic loadings. Nonlocal and length-scale parameters alongside with other geometrical, loading and material parameters are taken as input parameters of an ANN to observe the natural frequency and damping behavior of micro sensors made from nanocomposite material with piezoelectric layers. The behavior of a micro-beam is simulated using famous numerical methods in literature under base vibrations. The ANN was further trained to correlate the output vibrations to the base vibration. Afterwards, using IoT, the electrical potential conducted in the sensors are collected and converted to numerical data in an embedded mini-computer and transferred to a server for further calculations and decision by ANN. The ANN calculates the base vibration behavior with is crucial in mechanical systems. The speed and accuracy of the ANN in determining base excitation behavior are the strengths of this network which could be further employed by engineers and scientists.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.7
no.6
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pp.93-99
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2003
In this study, new shock absorbing system is proposed by using nano-technology based on the theoretical analysis. The new shock absorbing system is complementary to the hydraulic damper, having a cylinder-piston-orifice construction. Particularly for new shock absorbing system, the hydraulic oil is replaced by a colloidal suspension, which is composed of a porous matrix and a lyophobic fluid. The matrix of the suspension is consisted of porous micro-grains with a special architecture: they present nano-pores serially connected to micro-cavities. Until now, only experimentally qualitative studies of new shock absorbing system have been performed, but the mechanism of energy dissipation has not been clarified. This paper presents a modeling and theoretical analysis of the new shock absorbing system thermodynamics, nono-flows and energy dissipation. Compared with hydraulic system, the new shock absorbing system behaves more efficiently, which absorb a large amount of mechanical energy, without heating. The theoretical computations agree reasonably well with the experimental results. As a result. the proposed new shock absorbing system was proved to be an effective one, which can replace with the conventional one.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2005.04a
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pp.5-8
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2005
In this paper, the electromechanical displacements of curved piezoelectric actuators composed of PZT ceramic and laminated composite materials are calculated based on high performance computing technology and the optimal configuration of composite curved actuator is examined. To accurately predict the local pre-stress in the device due to the mismatch in coefficients of thermal expansion, carbon-epoxy and glass-epoxy as well as PZT ceramic are numerically modeled by using hexahedral solid elements. Because the modeling of these thin layers increases the number of degrees of freedom, large-scale structural analyses are performed through the PEGASUS supercomputer, which is installed in our laboratory. In the first stage, the curved shape of the actuator and the internal stress in each layer are obtained by the cured curvature analysis. Subsequently, the displacement due to the piezoelectric force (which is resulted from applied voltage) is also calculated. The performance of composite curved actuator is investigated by comparing the displacements obtained by the variation of thickness and elastic modulus of laminated composite layers. In order to consider the finite deformation in the first analysis stage and include the pre-stress due to curing process in the second stage, nonlinear finite element analyses are carried out.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2008.10a
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pp.271-272
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2008
This paper is concerned with the prediction of micro structural changes of pearlitic steel wire during clod drawing. The most important microstructural aspects are ferrite/cementite interlamellar spacing, cementite shape and thickness, since those are crucial factors to determine the mechanical strength of pearlitic steel. In this study, a couple of new algorithms to predict the above microstructural changes are developed based on the deformation histories of macro material points obtained from finite element simulations for pearlitic steel wire drawing. Some predictions are shown. The special features of the algorithms developed in this study are discussed in details.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.50-54
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2004
A numerical system to extract effective elastic properties of polycrystalline thin-films for MEMS devices is already developed. In this system, the statistical model based on lattice system is used for modeling the microstructure evolution simulation and the key kinetics parameters of given micrograph, grain distributions and deposition process can be extracted by inverse method proposed in the system. In this work, the effects of kinetics parameters on the extraction of effective elastic properties of polycrystalline thin-films are studied by using statistical method. The effects of the fraction of the potential site( $f_{P}$ ) and the nucleation probability( $P_{N}$ ) among the parameters for deposition process of microstructure on the extraction of effective elastic properties of polycrystalline thin-films are studied.d.d.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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