The objective of this investigation is to develop a compliant track link model and apply this model to the multi-body dynamic analysis of high mobility tracked vehicles. Two major difficulties encountered in developing the compliant track models. The first one is that the integration step size must be kept small in order to maintain the numerical stability of the solution. This solution deals with high oscillatory signals resulting from the impulsive contact forces and stiff compliant elements to represent the joints between the track links. The second difficulty is due to the large number of the system equations of motion of the three dimensional multibody tracked vehicle model. This problem was sloved by decoupling the equations of motion of the chassis subsystem and the track subsystems. Recursive methods are used to obtain a minimum set of equations for the chassis subsystem. Several simulation scenarios were tested for the high mobility tracked vehicle including accelaeration, high speed cruising, braking, and turning motion in order to demonstrate the effectiveness and validity of the methods proposed in this investigation.
This paper utilizes LS-DYNA software to numerically investigate impact response and damage evaluation of fiber-reinforced polymer (FRP) bars-reinforced ultra-high-performance concrete (UHPC) composite beams (FRP-UHPC beams). Three-dimensional finite element (FE) models are established and calibrated by using literature-based static and impact tests, demonstrating high accuracy in simulating FRP-UHPC beams under impact loading. Parametric analyses explore the effects of impact mass, impactor height, FRP bar type and diameter, and clear span length on dynamic response and damage modes. Two failure modes emerge: tensile failure with bottom longitudinal reinforcement fracture and compression failure with local concrete compression near the impact region. Impact mass or height variation under the same impact energy significantly affects the first peak impact force, but minimally influences peak midspan displacement with a difference of no more than 5% and damage patterns. Increasing static flexural load-carrying capacity enhances FRP-UHPC beam impact resistance, reducing displacement deformation by up to 30%. Despite similar static load-carrying capacities, different FRP bars result in varied impact resistance. The paper proposes a damage assessment index based on impact energy, static load-carrying capacity, and clear span length, correlating well with beam end rotation. Their linearly-fitting coefficient was 1.285, 1.512, and 1.709 for the cases with CFRP, GFRP, and BFRP bars, respectively. This index establishes a foundation for an impact-resistant design method, including a simplified formula for peak midspan displacement assessment.
Mohammad Mahmoudi;Abbas Ghasemi;Shahriar Tavousi Tafreshi
Structural Engineering and Mechanics
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v.91
no.5
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pp.469-486
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2024
Electric transformers are major components of electrical systems, and damage to them caused by earthquakes can result in significant financial loss. The current study modeled a three-dimensional (3D) isolated electrical transformer under horizontal and vertical records from different earthquakes. Instead of using fixed coefficients, an improved wavelet method has been used to create the greatest compatibility between the response spectra and the target spectrum. This method has primarily been used for dynamic analysis of isolated structures with spring-damper devices because it has shown greater accuracy in predicting the response of such structures. The effect of the nonlinear soil-structure interaction on the probability of transformer failure also has been investigated. Soil and structure interaction modeling was carried out using a beam on a nonlinear Winkler foundation. The effect of the nonlinear soil-structure interaction during dynamic analysis of transformers revealed that the greatest increase in the probability of transformer failure was in the fixed-base condition when the structure was located on soft soil. This intensified the response of the structure and increased the probability of transformer failure by up to 27% for far-field and up to 95% for near-field ground motions. A comparison of the results indicates that the use of 3D isolation systems in transformers in areas with soft clay that are subject to near-field ground motions can strongly reduce the probability of failure and improve the seismic performance of the transformer.
Lee, Kwang Ho;Lee, Jun Hyeong;Jeong, Ik Han;Kim, Do Sam
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.30
no.6
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pp.253-262
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2018
Oscillating Water Column (OWC) Wave Energy Converters (WEC) harness electricity through a Power-Take-Off (PTO) system from the induced-airflow by seawater oscillating inside a chamber. In general, an air chamber with a relatively small cross-sectional area is required compared to seawater chamber to obtain high-velocity air in the PTO system, and in order to simulate an accurate air flow rate in the air chamber, a three-dimensional study is required. In this study, the dynamic response of OWC-WEC that is equipped with the channel of seawater exchange for the case of irregular waves has been numerically studied. The open source CFD software, OLAFLOW for the simulation of wave dynamics to the openFOAM and FOAM-extend communities, was used to simulate the interaction between the device and irregular waves. Based on the numerical simulation results, we discussed the fluctuation characteristics of three dimensional air flow in the air-chamber, wave deformation around the structure and the seawater flow inside the channel of seawater exchange. The numerical results the maximum air flow velocity in the air-chamber increases as the Ursell value of the significant wave increases, and the velocity of airflow flowing out from the inside of air chamber to the outside is greater than the speed of flowing into the air chamber from the outside.
Kim, Su-Jin;Chun, Youn-Sic;Jung, Sang-Hyuk;Park, Sun-Hyung
The korean journal of orthodontics
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v.38
no.6
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pp.376-387
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2008
Objective: The purpose of this study was to compare the three dimensional changes of tooth movement using four different types of maxillary molar distalization appliances; pendulum appliance (PD), mini-implant supported pendulum appliance (MPD), stainless steel open coil spring (SP) and mini-implant supported stainless steel open coil spring (MSP). Methods: These experiments were performed using the Calorific $machine^{(R)}$ which can simulate dynamic tooth movement. Computed tomography (CT) images of the experimental model were taken before and after tooth movement in 1 mm thicknesses and reconstructed into a three dimensional model using V-works $4.0^{TM}$. These reconstructed images were superimposed using Rapidform $2004^{TM}$ and the direction and amount of tooth movement were measured. Results: The mean reciprocal anchor loss ratio at the first premolar was 17 - 19% for the PD and SP groups. The appliances using mini-implants (MPD or MSP) resulted in less anchorage loss (7 - 8%). On application of a pendulum appliance or MPD, distalization was obtained by tipping rather than by bodily movement. Furthermore, the maxillary second molar tipped distally and bucally. But on application of MSP, distalization was achieved almost by bodily movement. Conclusions: Regarding tooth movement patterns during molar distalization, stainless steel open coil spring with indirect skeletal anchorage was relatively superior to other methods.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.26
no.5A
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pp.887-899
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2006
The aim of this study is to investigate a correlation between fundamental data on aerodynamic characteristics of bridge girder cross-sections, such as aerodynamic force coefficients and flutter derivatives, and their aerodynamic behaviour. The section model tests were carried out in three stages. In the first stage, seven deck configurations were studied, namely; Six 2-edge girders and one box girder. In this stage, changes in aerodynamic force coefficients due to geometrical shape of girders, incidence angle of flow, wind directions and turbulence intensities were studied by static section model tests. In the second stage, the dynamic section model tests were carried out to investigate the relativity of static coefficients to dynamic responses. And finally, the two-dimensional (lift-torsion) aerodynamic derivatives of three bridge deck configurations were investigated by dynamic section model tests. The aerodynamic derivatives can be best described as a representation of the aerodynamic damping and the aerodynamic stiffness provided by the wind for a given deck geometry. The method employed here to extract these unsteady aerodynamic properties is known as the initial displacement technique. It involves the measurement of the decay in amplitude with time of an initial displacement of the deck in heave and torsion, for various wind speeds, in smooth flow. It is suggested that the proposed aerodynamic force coefficients and flutter derivatives of bridge girder sections will be potentially useful for the aeroelastic analysis and buffeting analysis.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.16
no.4
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pp.19-26
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2012
For a seismic design or performance evaluation of a structure, an experimental investigation on a scale model of the structure or numerical analysis based on the finite element model is considered. Regarding the numerical analysis, a three-dimensional finite element analysis is performed if a high accuracy of the results is required, while a sensitivity or fragility analysis which uses huge seismic ground motions leads to the use of a lumped-mass stick model. The conventional modeling technique to build the lumped-mass stick model calculates the amount of the lumped mass by considering the geometric shape of the structure, like a tributary area. However, the eigenvalues of the conventional model obtained through such a calculation are normally not the same as those of the actual structure. In order to overcome such a deficiency, in this study, a new lumped mass stick model is proposed. The model is named the "frequency adaptive-lumped-mass stick model." It provides the same eigenvalues and similar dynamic responses as the actual structure. A non-prismatic column is considered as an example, and its natural frequencies as well as the dynamic performance of the new lumped model are compared to those of the full-finite element model. To investigate the damping effect on the new model, 1% to 5% of the critical damping ratio is applied to the model and the corresponding results are also compared to those of the finite element model.
Yena Lee;Tae Hee Lee;Dawon Park;Youngjun Choi;Jung-Wuk Hong
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.36
no.6
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pp.355-364
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2023
The arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method has been extensively researched owing to its capability to accurately predict the propagation of blast shock waves. Although the use of the ALE method for dynamic analysis can produce unreliable results depending on the mesh size of the finite element, few studies have explored the relationship between the mesh size for the air domain and the accuracy of numerical analysis. In this study, we propose a procedure to calculate the optimal mesh size based on the mean squared error between the maximum blast pressure values obtained from numerical simulations and experiments. Furthermore, we analyze the relationship between the weight of explosive material (TNT) and the optimal mesh size of the air domain. The findings from this study can contribute to estimating the optimal mesh size in blast simulations with various explosion weights and promote the development of advanced blast numerical analysis models.
Adenylate kinase (AK) enzyme which acts as the catalyst of reversible high energy phosphorylation reaction between ATP and AMP which associate with energetic metabolism and nucleic acid synthesis and signal transmission. This enzyme has three distinct domains: Core, AMP binding domain (AMPbd) and Lid domain (LID). The primary role of AMPbd and LID is associated with conformational changes due to flexibility of two domains. Three dimensional structure of human AK1 has not been confirmed and various mutation experiments have been done to determine the active sites. In this study, AK1R138A which is changed arginine[138] of LID domain with alanine[138] was made and conducted with NMR experiments, backbone dynamics analysis and mo-lecular docking dynamic simulation to find the cause of structural change and substrate binding site. Synthetic human muscle type adenylate kinase 1 (hAK1) and its mutant (AK1R138A) were re-combinded with E. coli and expressed in M9 cell. Expressed proteins were purified and finally gained at 0.520 mM hAK1 and 0.252 mM AK1R138A. Multinuclear multidimensional NMR experiments including HNCA, HN(CO)CA, were conducted for amino acid sequence analysis and signal assignments of $^1H-^{15}N$ HSQC spectrum. Our chemical shift perturbation data is shown LID domain residues and around alanine[138] and per-turbation value(0.22ppm) of valine[179] is consid-ered as inter-communication effect with LID domain and the structural change between hAK1 and AK1R138A.
Hyeong Woo Kim;Subin Lee;Jin Ho Yang;Yeonsil Moon;Jongho Lee;Won-Jin Moon
Korean Journal of Radiology
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v.24
no.11
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pp.1131-1141
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2023
Objective: Cortical iron deposition has recently been shown to occur in Alzheimer's disease (AD). In this study, we aimed to evaluate how cortical gray matter iron, measured using quantitative susceptibility mapping (QSM), differs in the clinical cognitive impairment spectrum. Materials and Methods: This retrospective study evaluated 73 participants (mean age ± standard deviation, 66.7 ± 7.6 years; 52 females and 21 males) with normal cognition (NC), 158 patients with mild cognitive impairment (MCI), and 48 patients with AD dementia. The participants underwent brain magnetic resonance imaging using a three-dimensional multi-dynamic multi-echo sequence on a 3-T scanner. We employed a deep neural network (QSMnet+) and used automatic segmentation software based on FreeSurfer v6.0 to extract anatomical labels and volumes of interest in the cortex. We used analysis of covariance to investigate the differences in susceptibility among the clinical diagnostic groups in each brain region. Multivariable linear regression analysis was performed to study the association between susceptibility values and cognitive scores including the Mini-Mental State Examination (MMSE). Results: Among the three groups, the frontal (P < 0.001), temporal (P = 0.004), parietal (P = 0.001), occipital (P < 0.001), and cingulate cortices (P < 0.001) showed a higher mean susceptibility in patients with MCI and AD than in NC subjects. In the combined MCI and AD group, the mean susceptibility in the cingulate cortex (β = -216.21, P = 0.019) and insular cortex (β = -276.65, P = 0.001) were significant independent predictors of MMSE scores after correcting for age, sex, education, regional volume, and APOE4 carrier status. Conclusion: Iron deposition in the cortex, as measured by QSMnet+, was higher in patients with AD and MCI than in NC participants. Iron deposition in the cingulate and insular cortices may be an early imaging marker of cognitive impairment related neurodegeneration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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