International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.13
no.1
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pp.306-320
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2021
To ensure safe port operations around the world, it is important to solve mooring problems. In particular, the many ports that face open seas have difficulties with long-period waves. As a countermeasure, the installation of a breakwater is proposed for mooring safety. However, this often cannot be put into practice because of financial issues. Instead, port terminals control berthing schedules with weather forecasting. However, mooring problems remain unsolved, because of inaccurate wave forecasting. To quantify the current situation, numerical simulations are presented with ship motions, fender deflections, and rope tensions. In addition, novel simulations for mooring ropes are proposed considering tension, friction, bending fatigue, and temperature. With this novel simulation, the optimal mooring method in terms of safety and economic efficiency was confirmed. In terms of safety, the optimal mooring method is verified to minimize dangerous mooring situations. Moreover, the optimal mooring method shows economic benefits and efficiency. It can help to reinforce the safety of port terminals and improve the efficiency of port operations.
This paper studies on the linearization of a looper system in hot strip mills, that plays an important role in regulating a strip tension or a strip width. Nonlinear dynamic equations of the looper system are analytically linearized by a static feedback linearization algorithm with a compensator. The proposed linear model of the looper is validated by a comparison with a linear model using Taylor's series. It is shown that the linear model by static feedback well describes nonlinearities of the looper system than one using Taylor's series. Furthermore, it is shown from the design of an ILQ controller that the linear model by static feedback is very useful in designing a linear controller of the looper system.
Green hydrogen presents a sustainable and environmentally friendly solution for clean energy production and transportation. This study aims to identify the optimal profile of green hydrogen transportation risers originating from a floating offshore wind turbine (FOWT) integrated with a hydrogen production facility. Employing the Cummins equation, a fully coupled dynamic analysis for FOWT with a flexible riser was conducted, with the tower, mooring lines, and risers described using a lumped mass line model. Initially, motion response amplitude operators (RAOs) were compared with openly published results to validate the numerical model for the FOWT. Subsequently, a parametric study was conducted on the length of the buoyancy module section and the upper bare section of the riser by comparing the riser's tension and bending moment. The results indicated that as the length of the buoyancy module increases, the maximum tension of the riser decreases, while it increases with the lengthening of the bare section. Furthermore, shorter buoyancy modules are expected to experience less fatigue damage, with the length of the bare section having a relatively minor impact on this phenomenon. Consequently, to ensure safety under extreme environmental conditions, both the upper bare section and the buoyancy module section should be relatively short.
Background: This study was to investigate the effect of biomechanical stimulation on osteoblast differentiation of human periosteal-derived stem cell using the newly developed bioreactor. Methods: Human periosteal-derived stem cells were harvested from the mandible during the extraction of an impacted third molar. Using the new bioreactor, 4% cyclic equibiaxial tension force (0.5 Hz) was applied for 2 and 8 h on the stem cells and cultured for 3, 7, and 14 days on the osteogenic medium. Biochemical changes of the osteoblasts after the biomechanical stimulation were investigated. No treatment group was referred to as control group. Results: Alkaline phosphatase (ALP) activity and ALP messenger RNA (mRNA) expression level were higher in the strain group than those in the control group. The osteocalcin and osteonectin mRNA expressions were higher in the strain group compared to those in the control group on days 7 and 14. The vascular endothelial growth factor (VEGF) mRNA expression was higher in the strain group in comparison to that in the control group. Concentration of alizarin red S corresponding to calcium content was higher in the strain group than in the control group. Conclusions: The study suggests that cyclic tension force could influence the osteoblast differentiation of periosteal-derived stem cells under optimal stimulation condition and the force could be applicable for tissue engineering.
Kang, Beom Ryong;Kim, Yong Hwan;Nam, Hyo Song;Kim, Young Cheol
Research in Plant Disease
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v.23
no.2
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pp.177-185
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2017
Bacillus amyloliquefaciens LM11 was isolated from the feces of larvae of the rhino beetle and showed strong antifungal activities against various phytopathogenic fungi by producing biosurfactants. In this study, our overall goal was to determine relationship between biosurfactants produced from the LM11 strain and its role in growth inhibition of phytopathogenic fungi. Production and expression levels of B. amyloliquefaciens LM11 biosurfactants were significantly differed depending on growth phases. Transcriptional and biochemical analysis indicated that the biosurfactants of the LM11 strain were greatly enhanced in late log-phase to stationary phase. Inhibitions of phytopathogenic mycelial growth and spore germination were directly correlated (P<0.001, R=0.761) with concentrations of the LM11 cell-free culture filtrates. The minimum inhibitory surface tension of the culture filtrate of the B. amyloliquefaciens LM11 grown in stationary phase to inhibit mycelial growth of the phytopathogenic fungi was 38.5 mN/m (P<0.001, R=0.951-0.977). Our results indicated that the biosurfactants of B. amyloliquefaciens LM11 act as key antifungal metabolites in biocontrol of plant diseases, and measuring surface tension of the cell-free culture fluids can be used as an easy indicator for optimal usage of the biocontrol agents.
To develop the optimal design method for the longline type scallop culturing facilities in the open sea numerical calculations and hydraulic model experiments are carried out for the stability and function optimization. Using the results for the motion and tension of the facilities, stable design concepts and effects of motion control system by vertical anchor and resistance discs art discussed. The results of this study that can be applied to the design are as follows: 1) Total external forces by design wave $(H_{1/3}\;=\;6,7\;m,\;T_{1/3}\;=\;12sec)$ at the coastal waters of Jumunjin for unit facility (one main line) are estimated to 5-20 tons, and required anchor weights are 10-40 tons in the case of 2-point mooring system. Though the present facilities are stable to steady currents, but is unstable to the extreme wave condition of return period of 10 years. 2) The dimensions and depth of array systems must be designed considering the ecological environments as well as the physical characteristics including the mooring and holding forces that are proportional to the length and relative depth of main line to wave length, and the number of buoys and nets. 3) Oscillation of the facility is influenced by water particle motion and the weight of hanging net, and is excited at both edge, especially at the lee side. To reduce the motion of the nets, the vertical anchoring system and the resistence disc method are recommended by the experimental results, 4) The damage of rope near the anchor by abrasion should be prevented using the ring-type connection parts or anchor chains.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.28
no.4
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pp.425-431
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2015
Based on a bond-based peridynamics theory for dynamic crack propagation problems, this paper presents a design sensitivity analysis and optimization method. Peridynamics has a peculiar advantage over the existing continuum theory in the mathematical modelling of problems where discontinuities arise. For the design optimization of the crack propagation problems, a non-shape design sensitivity is derived using the adjoint variable method. The obtained adjoint sensitivity of displacement and strain energy turns out to be very accurate and efficient compared to the finite different sensitivity. The obtained design sensitivities are futher utilized to optimally control the position of bifurcation point in the design optimization of crack propagation in a plate under tension. A numerical experiment demonstrates that the optimal distribution of material density could delay the position of bifurcation.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.6
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pp.1004-1014
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2001
The fully automatic algorithm from initial finite element mesh generation to remeshing in two dimensional geometry is introduced using bubble packing method (BPM) for finite element analysis. BPM determines the node placement by force-balancing configuration of bubbles and the triangular meshes are made by Delaunay triangulation with advancing front concept. In BPM, we suggest two node-search algorithms and the adaptive/recursive bubble controls to search the optimal nodal position. To use the automatically generated mesh information in FEA, the new enhanced bandwidth minimization scheme with high efficiency in CPU time is developed. In the remeshing stage, the mesh refinement is incorporated by the control of bubble size using two parameters. And Superconvergent Patch Recovery (SPR) technique is used for error estimation. To verify the capability of this algorithm, we consider two elasticity problems, one is the bending problem of short cantilever beam and the tension problem of infinite plate with hole. The numerical results indicate that the algorithm by BPM is able to refine the mesh based on a posteriori error and control the mesh size easily by two parameters.
Utilizing composite members in structures has been considered by many researchers in the past few decades. Using FRP can be very effective owing to its excessively high-tensile strength, which compensate concrete weak performance in tension. In this research, the studied composite beam includes a GFRP semi-confined trapezoidal section covered by GFRP and concrete layers. To assess the bearing capacity, a finite-element model of a composite beam subjected to displacement control loading has been developed and the results were validated using experimental results found throughout the literature. Several parameters affecting the bending performance and behavior of the semi-confined beam have been investigated in this study. Some of these parameters included the thickness of GFRP trapezoidal section members, concrete layer thickness, GFRP layer thickness and the confinement degree of the beam. The results revealed that the beam confinement had the highest effect on the bearing capacity due to prevention of separation of concrete from GFRP which causes the failure of the beam. From the results obtained, an optimal model of primary beam section has been introduced, which provides a higher bearing capacity with the same volume of materials used in the original beam section.
For orthodontic tooth movement, optimal orthodontic force should be maintained without periodontal breakdown and alveolar bone should be remodeled physiologically Therefore, To obtain proper occlusion through tooth movement within alveolar bone, we should know the biomechanics of teeth and supporting 4issues. The present study was performed to observe histologic changes of periodontal tissue immediately after application of orthodontic force and during the retention period in growing young adult dogs. In this study, experimental group contained between mandibular left canine and 1st molar and control group contained contralateral teeth of same animal. The .018'x.022' stainless steel closed coil spring(Dentaurum Co.) was ligated on the experimental teeth at initial 200gm-force from mandibular canine to 1st molar The animals(4 to 6 months aged young adult dogs) were sacrificed on 0, 14, 28 days after the finish of appliance activation, and then tissue samples were divided into hematoxylin-eosin(HE) staining section, ground section, alkaline phosphatase(ALP) staining section, and tartrate-resistant acid phosphatase(TRAP) staining section. Thereafter, the preparations were examined under light microscopy The following results were obtained: 1. Immediately after the finish of appliance activation, the periodontal space was increased in tension side, but decreased in pressure side compared to that of control. The hyalinized zone was also observed in the periodontium. 2. After the 14-day retention, peridontal space was decreased in tension side and slightly increased in pressure side compared to that of immediately after the finish of appliance activation. The hyalinized zone was repaired and a few osteoblasts showing slightly new bone formation were seen. Osteoblasts were scarcely observed along the alveolar bone. 3. Aftter the 28-day retention, the periodontal fibers are normally repaired. A lot of TRAP(+) osteoclasts md increased alveolar bone resorption were observed in pressure side, and AP(+) osteoblast and increased new bone formation were observed in tension side.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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