The indentation process in the Vickers hardness test is a kind of controlled local plastic deformation. Vickers hardness is defined as indenting force per unit area indented by a pyramid-shaped diamond at the hardness test. That is a measure of mechanical resistance against indentation of a rigid body into the deformable material. Therefore it is well known that Vickers hardness has a direct relation with the flow stress of the strain-hardened tmaterial. This relation is theoretically investigated and the result is given for use in practice.
최근 제한적인 마커기반 증강현실의 여러 가지 단점들을 보완하기 위해 사용자의 얼굴, 발, 손 등을 활용한 비 마커기반 증강현실 시스템에 관한 연구들이 활발하게 진행되고 있는 추세이다. 또한 대부분의 기존 증강현실 시스템들은 사용자에게 보여주는 것과 기본적인 상호작용에 목표를 두고 강체를 증강하여 수행되는 경우가 많았다. 본 논문에서는 단지 보여주는 것에 국한되는 것이 아니라 여러 분야에서 활용이 가능한 변형물체를 사용자와의 상호작용을 바탕으로 시뮬레이션을 제공하는 비 마커기반의 증강현실 시스템을 설계 및 구현하였다. 변형물체는 질량-스프링 모델, 유한 요소 모델 두 가지 방법을 주로 사용하여 구현한다. 질량-스프링 모델은 실시간 시뮬레이션에 장점이 있으며 유한 요소 모델은 변형물체의 정밀함을 나타낼 때 장점을 가진다. 본 논문에서는 실시간으로 시뮬레이션을 목표로 하고 있기 때문에 질량-스프링 모델을 기반으로 하는 테트라헤드론 구조를 이용하여 변형물체를 구현하였다. 변형물체의 자연스러운 움직임을 실시간으로 시뮬레이션하기 위해 키넥트 SDK를 통해 사용자의 손의 위치를 추적 하고, 손의 위치 변화량을 바탕으로 힘을 계산한다. 이를 바탕으로 $4^{th}$ order Runge-Kutta Integration 수치적분법을 이용하여 물체의 다음 위치를 계산하여 시뮬레이션 하도록 하였다. 그리고 자연스러운 동작을 표현하기 위해서 사용자의 손을 통해 물체에 작용하는 힘이 너무 많이 작용하지 않기 위해 제스처에 임계값을 정하였으며 해당 임계값을 넘는 힘이 작용할 경우 임계값으로만 적용되도록 설정하였다. 각 실험을 5회씩 반복하였으며 실험에 따른 시뮬레이션 연산속도를 분석하였다. 본 논문을 통해 구현한 변형물체를 활용한 비 마커기반 증강현실 시스템을 바탕으로 기존의 강체 기반의 증강현실에서 활용하기 힘들었던 의료, 교육 및 다양한 방면으로 시뮬레이션이 가능할 것으로 기대한다.
A finite-element method was employed to analyze axisymmetric unsteady motion of a deformable bubble near the wall. In the present study a deformable bubble in a Newtonian medium near the wall was considered. In solving the governing equations a structured mesh generator was used to describe the collapse of highly deformed bubbles with the Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) method being employed in order to capture the transient bubble boundary effectively. In order to check the accuracy of the present FE analysis we compared the results of our FE solutions with the result of the collapse of spherical bubbles in a large body of fluid in which solutions can be obtained using a 1D FE analysis. It has been found that 1D and 2D bubble deformations are in good agreement for spherically symmetric problems confirming the validity of the numerical code. Non-spherically symmetric problems were also solved for the collapse of bubble located near a plane solid wall. We have shown that a microjet develops at the bubble boundary away from the wall as already observed experimentally. We have discussed the effect of Reynolds number and distance of the bubble center from the wall on the transient collapse pattern of bubble.
In this paper, we present a new type of spherical robot having two arms. This robot, called KisBot, mechanically consists of three parts, a wheel-shaped body and two rotating semi-spheres. In side of each semi-sphere, there exists an arm which is designed based on slider-crank mechanism for space efficiency. KisBot has hybrid types of driving mode: rolling and wheeling. In the rolling mode, the robot folds its arms through inside of itself and uses them as pendulum, then the robot works like a pendulum-driven robot. In the wheeling mode, two arms are extended from inside of the robot and are contacted to the ground, then the robot works like a one-wheel car. The Robot arms can be used as a brake during rolling mode and add friction to the robot for climbing a slope during wheeling mode. We developed a remote controlled type robot for experiment. It contains two DC motors which are located in the center of each semi-sphere for main propulsion, two RC motors for each arm operation, speed controllers for each semi-sphere, batteries for main power source, and other mechanical components. Experiments for the rolling and wheeling mode verify the hybrid driving ability and efficiency of the our proposed spherical robot.
In this paper, the dynamic behavior of a very flexible cable due to moving multibody system along its length is presented. The very deformable motion of a cable is presented using absolute nodal coordinate formulation, which is based on the finite element procedures and the general continuum mechanics theory to represent the elastic forces. Formulation for the sliding joint between a very flexible beam and a rigid body is derived. In order to formulate the constraint equations of this joint, a non-generalized coordinate, which has no inertia or forces associated with this coordinate, is used. The modeling of this sliding joint is very important to many mechanical applications such as the ski lifts. cable cars, and pulley systems. A multibody system moves along an elastic cable using this sliding joint. A numerical example is shownusing the developed analysis program for flexible multibody systems that include a large deformable cable.
Laparoscopic surgery is a surgical procedure which uses long laparoscopic instruments through tiny holes in abdomen while watching images from a laparoscopic camera through umbilicus. Laparoscopic surgeries have many advantages rather than open surgeries, however it is hard to learn the surgical skills for laparoscopic surgery. Recently, some virtual simulation systems for laparoscopic surgery are developed to train novice surgeons or resident surgeons. In this study, we introduce the techniques that we developed for laparoscopic surgical training simulator for cholecystectomy (gallbladder removal), which is one of the most frequently performed by laparoscopic surgery. The techniques for cholecystectomy simulation include modeling of human organs (liver, gallbladder, bile ducts, etc.), real-time deformable body calculation, realistic 3D visualization of surgical scene, high-fidelity haptic rendering and haptic device technology, and so on. We propose each simulation technique for the laparoscopic cholecystectomy procedures such as identifying cystic duct and cystic artery to clamp and cut, dissecting connective tissues between the gallbladder and liver. In this paper, we describe the techniques and discuss about the results of the proposed cholecystectomy simulation for laparoscopic surgical training.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제9권3호
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pp.266-281
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2017
Hydroelastic interactions of a deformable floating body with random waves are investigated in time domain. Both hydroelastic motion and structural dynamics are solved by expansion of elastic modes and Fourier transform for the random waves. A direct and efficient structural analysis in time domain is developed. In particular, an efficient way of obtaining distributive loads for the hydrodynamic integral terms including convolution integral by using Fubini theory is explained. After confirming correctness of respective loading components, calculations of full distributions of loads in random waves are expedited by reformulating all the body loading terms into distributed forms. The method is validated by extensive convergence tests and comparisons against the counterparts of the frequency-domain analysis. Characteristics of motion/deformation responses and stress resultants are investigated through a parametric study with varying bending rigidity and types of random waves. Relative contributions of componential loads are identified. The consequence of elastic-mode resonance is underscored.
We demonstrate a new double-layer structure for stretchable interconnects, where the top surface of a serpentine polyimide support is coated with a thin eutectic gallium-indium liquid metal layer. Because the liquid metal layer is constantly fixed on the solid serpentine body in this liquid-on-solid structure, the overall stretching is accomplished by widening the solid frame itself, with little variation in the total length and cross-sectional area of the current path. Therefore, we can achieve both invariant resistance and infinite fatigue life by combining the stretchable configuration of the underlying body with the freely deformable nature of the top liquid conductor. Further, we fabricated various types of double-layer interconnects as narrow as 10 ㎛ using the roll-painting and lift-off patterning technique based on conventional photolithography and quantitatively validated their beneficial properties. The new interconnecting structure is expected to be widely used in applications requiring high-performance and high-density stretchable circuits owing to its superior reliability and capability to be monolithically integrated with thin-film devices.
Tolerance analysis of auto body requires the consideration of its compliance because of potentially significant deformation during the spot-weld assembly process. In this paper, a relatively recent method for such analyses is briefly introduced as one can find in the literature. In this method, it is important to take into account of the covariance between the sources of variation as they are closely located, which is the case in most auto body assembly. However, it is often impossible to know such covariance, for example, when a new car is being developed. Therefore, a mechanics-based method is proposed in this paper to estimate the covariance among the sources of variation by finite element analyses and simple statistical computations. The proposed method is illustrated by applying it to a three-dimensional model of real front wheel housing.
본 논문은 명시야 (bright-field) 현미경 영상를 위한 데이터 기반 세포 분할 알고리즘을 제시한다. 제시된 알고리즘은 일반적인 사전 학습 기법과 다르게 동시에 두 개의 사전과 관련된 희소 코드 (sparse code)를 통해 정의된 에너지 함수의 최소화를 진행하게 된다. 두 개의 사전 중 하나는 명시야 영상에 대해 학습된 사전이고 다른 하나는 사람에 의해 수작업으로 세포 분할된 영상에 대해 학습된 것이다. 학습된 두 개의 사전을 세포 분할 될 새로운 입력 영상에 대해 적용하여 이와 관련된 희소 코드를 획득한 후 픽셀 단위의 분할을 진행하게 된다. 효과적인 에너지 최소화를 위해 합성곱 희소 코드 (Convolutional Sparse Coding)와 Alternating Direction of Multiplier Method(ADMM)이 사용되었고 GPU를 사용하여 빠른 분산 연산이 가능하다. 본 연구는 이전에 사용된 가변형 모델 (deformable model)을 이용한 세포 분할 방식과는 다르게 제시된 알고리즘은 세포 분할을 위해 사전 지식이 필요없이 데이터 기반의 학습을 통해서 쉽고 효율적으로 세포 분할을 진행할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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