Kim, Hongjin;Kim, Whajung;Kim, Boung-Yong;Hwang, Jae-Seung
Structural Engineering and Mechanics
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v.30
no.2
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pp.191-209
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2008
A structural monitoring system based on cheap and wireless monitoring system is investigated in this paper. Due to low-cost and low power consumption, micro-electro-mechanical system (MEMS) is suitable for wireless monitoring and the use of MEMS and wireless communication can reduce system cost and simplify the installation for structural health monitoring. For system identification using wireless MEMS, a finite element (FE) model updating method through correlation with the initial analytical model of the structure to the measured one is used. The system identification using wireless MEMS is evaluated experimentally using a three storey frame model. Identification results are compared to ones using data measured from traditional accelerometers and results indicate that the system identification using wireless MEMS estimates system parameters with reasonable accuracy. Another smart sensor considered in this paper for structural health monitoring is Lead Zirconate Titanate (PZT) which is a type of piezoelectric material. PZT patches have been applied for the health monitoring of structures owing to their simultaneous sensing/actuating capability. In this paper, the system identification for building structures by using PZT patches functioning as sensor only is presented. The FE model updating method is applied with the experimental data obtained using PZT patches, and the results are compared to ones obtained using wireless MEMS system. Results indicate that sensing by PZT patches yields reliable system identification results even though limited information is available.
The damage or failure of coal rock is accompanied by energy accumulation, dissipation and release. It is crucial to study the energy evolution characteristics of coal rock for rock mechanics and mining engineering applications. In this paper, coal specimens sourced from the Xinhe mine located in the Jining mining area of China were initially subjected to uniaxial compression, and the micro-parameters of the two-dimensional particle flow code (PFC2D) model were calibrated according to the experimental test results. Then, the PFC2D model was used to subject the specimens to substantial uniaxial compression, and the energy evolution laws of coal specimens with various schemes were presented. Finally, the elastic energy storage ratio m was investigated for coal rock, which described the energy conversion in coal specimens with various arrangements of preformed holes. The arrangement of the preformed holes significantly influenced the characteristics of the crack initiation stress and energy in the prepeak stage, whereas the characteristics of the cumulative crack number, failure pattern and elastic strain energy during the loading process were similar. Additionally, the arrangement of the preformed holes altered the proportion of elastic strain energy Ue in the total energy in the prepeak stage, and the probability of rock bursts can be qualitatively predicted.
This paper presents a method to detect the fiber property variation of laminated GFRP plates from natural frequency response data. The combined finite element analysis using ABAQUS and the inverse algorithm described in this paper may allow us not only to detect the deteriorated elements from the mirco-mechanical point of view but also to find their numbers, locations, and the extent of damage. To solve the inverse problem using the combined method, this study uses several natural frequencies instead of mode shapes in a structure as the measured data. Several numerical results show that the proposed system is computationally efficient in identifying fiber stiffness degradation for complex structures such as composites with various layup sequences.
The corrosion environments in a steel structure are significantly different depending on the individual parts of the members. To ensure the safety of weathering steel structures, it is important to evaluate the time-dependent corrosion behavior. Thus, the progress and effect of corrosion damage on weathering steel members should be evaluated; however, the predicted corrosion depth, which is affected by the corrosion environment, has not been sufficiently considered until now. In this study, the time-dependent thicknesses of the corrosion product layer were examined to quantifiably investigate and determine the corrosion depth of the corroded surface according to the exposure periods and corrosion environments. Thus, their atmospheric exposure tests were carried out for 4 years under different corrosion environments. The relationship between the thickness of the corrosion product layers and mean corrosion depth was examined based on the corrosion environment. Thus, the micro corrosion environments on the skyward and groundward surfaces of the specimens were monitored using atmospheric corrosion monitor sensors. In addition, the evaluated mean corrosion depth was calculated based on the thickness of the corrosion product layer in an atmospheric corrosion environment, and was verified through a comparison with the measured mean corrosion depth.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.26
no.12
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pp.123-130
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2009
This study presents the application of a polymer behavior model that considers fluid mechanics and heat transfer effects in a deposition system. The analysis of the polymer fluid properties is very important in the fabrication of precise microstructures. This fluid behavior model involves the calculation of velocity distribution and mass flow rates that include the effect of heat loss in the needle. The effectiveness of the proposed method was demonstrated by comparing estimated mass fluid rates with experimental values. The mass fluid rates under various process conditions, such as pressure, temperature, and needle size, reflected the actual deposition state relatively well, and the assumption that molten polycaprolactone(PCL) is a non-Newtonian fluid was reasonable. The successful fabrication of three-dimensional microstructures demonstrated that the model is valid for predicting the polymer behavior characteristics in the microstructure fabrication process. The results of this study can be used to investigate the effect of various parameters on fabricated structures before turning to experimental approaches.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2007.04a
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pp.3-17
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2007
This paper provides an introduction to life-span simulation and numerical approach to support the performance design processes of reinforced concrete structures. An integrated computational system is proposed for life-span simulation of reinforced concrete. Conservation of moisture, carbon dioxide, oxygen, chloride, calcium and momentum is solved with hydration, carbonation, corrosion, ion dissolution. damage evolution and their thermodynamic/mechanical equilibrium. Coupled analysis of mass transport and damage mechanics associated with steel corrosion is presented for structural performance assessment of reinforced concrete. Multi-scale modeling of micro-pore formation and transport phenomena of moisture and ions are mutually linked for predicting the corrosion of reinforcement and volumetric changes. The interaction of crack propagation with corroded gel migration can also be simulated. Two finite element codes. multi-chemo physical simulation code (DuCOM) and nonlinear dynamic code of structural reinforced concrete (COM3) were combined together to form the integrated simulation system. This computational system was verified by the laboratory scale and large scale experiments of damaged reinforced concrete members under static loads, and has been applied to safety and serviceability assessment of existing structures. Based on the damage details predicted by the nonlinear finite element analytical system, the life-span-cost of RC structures including the original construction costs and the repairing costs for possible damage during the service life can be evaluated for design purpose.
Park, Chul Gyun;Lee, Tae Ho;Lee, Tae Kyoung;Jeong, Myung Yung
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.20
no.3
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pp.75-80
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2013
According to advance of electronic packaging technology, electronic package becomes smaller. Miniaturization of package causes the temperature rise of package. This can degrade life of electronic device and generate the failure of electronic system. In this study, we proposed a new semi-embedded structure with micro pattern for maximizing heat dissipation. A proposed structure showed the characteristics which have maximum temperature lower than $20^{\circ}C$ compared with conventional structure. And also, in view of thermal stress and strain, our structure showed a remarkably low value compared with other ones. We expect that the new structure proposed in this work can be applied to an flip-chip package of the future.
Seismic performance evaluation of shear wall is essential as it is the major lateral load resisting member of a structure. The ultimate load and ultimate drift of the shear wall are the two most important parameters which need to be assessed experimentally and verified analytically. This paper comprises the results of monotonic tests, quasi-static cyclic tests and shake-table tests carried out on a midrise shear wall. The shear wall considered for the study is 1:5 scaled model of the shear wall of the internal structure of a reactor building. The analytical simulation of these tests is carried out using micro and macro modeling of the shear wall. This paper mainly consists of modification in the hysteretic macro model, developed for RC structural walls by Lestuzzi and Badoux in 2003. This modification is made by considering the stiffness degradation effect observed from the tests carried out and this modified model is then used for nonlinear dynamic analysis of the shear wall. The outcome of the paper gives the variation of the capacity, the failure patterns and the performance levels of the shear walls in all three types of tests. The change in the stiffness and the damping of the wall due to increased damage and cracking when subjected to seismic excitation is also highlighted in the paper.
Journal of rehabilitation welfare engineering & assistive technology
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v.10
no.3
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pp.229-236
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2016
Magnetic sensors and actuators have been widely used in industry and medical fields. Integrated systems based on sensors and actuators are defined as mechatronics that is the general combination of mechanics and electronics. Recently, magnetic wireless sensors and actuators have been developed and used at a systematic level. In particular, their mechanisms depend on magnetic, such as magnetic material and physical phenomena. However, their research boundary has not been clear. Researchers talk of magnetic micro-robots, magnetic actuators and sensors. Therefore, a new and correct definition is required. In this study, we introduce the advanced and extended concept of mechatronics, which is a magneto-mechantronics for biomedical and rehabilitation. Among various applications, we focused on wireless pump and sensing system for blood vessel rehabilitation and local motion capture, respectively.
A microgripper driven by E-T (electro-thermal) actuators has been designed and fabricated by surface micromachining. This microgripper consists of two E-T actuators. Each actuator has two arms with different widths joined at the end to form a 'U' shape. The wider 'cold' arm has a narrow flexure at the end (anchor or electrode side) for easy bending, This actuator can be fabricated with only two masks - one for the sacrificial layer and the other for the poly-Si structure layer. An E-T actuator bends its arm due to unequal thermal expansion between the 'cold' arm and the 'hot' arm, This actuator tip moves laterally in an arcing motion towards the cold arm side when the structure is unevenly heated by the applied current. Therefore each microgripper is actuated inwards and can hold a micro object. The fabricated E-T actuator was operated in the range of $2{\sim}12V$ and $1{\sim}5mA$. and maximum tip displacement was $13.6{\mu}m$. This device may become useful in many applications because an E-T actuator can be designed and fabricated easily, and obtain large displacement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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