Die Versuche gehen Individuen beteiligt sind , in Zusammenarbeit mit der Bewegung &amp; Haltung Analysis Laboratory Leuven (MALL) 25 durchgeführt. Die Zusammenarbeit und die Unterstützung gedankt.

Alle Verfahren wurden von der Ethikkommission der Universitätsklinik der KU Leuven und jedes Thema gab eine schriftliche Einverständniserklärung vor der Teilnahme zugelassen. 1. 3D Motion-Tracking: Konfiguration und Datenerfassung <ol><li> Stellen Sie sicher , dass die einzelnen Sensoren vollständig geladen sind (Abbildung 1A). Dieser Schritt dauert etwa 1 Stunde, kann aber an den Tagen vor den eigentlichen Messungen durchgeführt werden. Folgen Sie den Lade Protokoll des Herstellers. </li><li> MT - Manager - Datenerfassung 2: <ol><li> Aktivieren Sie die drahtlose Verbindung mit den Sensoren und geben Sie die gewünschte Abtastrate (Wireless-Konfiguration&gt; Aktivieren Sie alle Wireless-Master). Hinweis: Um eine genaue Charakterisierung der Fußgängerverhalten ermöglichen, eine Abtastrate von mindestens 60 Hz wird empfohlen. Die einzelnen Sensoren erfassen 3D-lineare Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeit (Erde) Magnetfeld und Atmosphärendruck-Daten. </li><li>Aktivieren Sie die Betriebsart und starten Sie die Messmodus: langsame Bewegungen mit den Sensoren machen für ca. 1 min (Wireless-Konfiguration&gt; Messung starten auf allen Wireless-Master). </li><li> Anzeige träge und magnetischen Daten aller aktiven Sensoren (Ansicht&gt; Anzeigen&gt; Inertial Daten). Stellen Sie sicher, dass, während stationäre, die Ausrichtung des Sensors nicht Chancen hat. Anmerkung: Eine Änderung der Ausrichtung des stationären Sensor würde auf eine magnetisch gestörter Umgebung und damit ungenau Orientierungsinformationen. </li></ol></li><li> Orientierung Reset: Tragen Sie ein Objekt / heading Reset (Objekt / Überschrift Reset&gt; -Orientierung Reset) des globalen Referenzrahmen der Experimente (Abbildung 1B) 2 zu definieren. </li><li> Platzieren Sie den Sensor so nah wie möglich an den Körper Zentrum der Masse (CoM) auf der Höhe des fünften Lendenwirbel liegt (Abbildung 1C). Befestigen Sie einen einzigen Sensor fest und robust auf jeden Teilnehmer mit ssonders entworfen Klick in Ganzkörpergurte (Abbildung 1C). </li><li> Nehmen Sie die erforderlichen Daten. </li><li> Legen Sie die Aufzeichnungen von Interesse (Open - Datei), legen Sie die Exporteinstellungen (Extras&gt; Einstellungen&gt; Exporteure) und exportieren Sie die Beschleunigung (und Orientierungsmatrix) Daten für die nachfolgende Analyse 2 (Datei&gt; Exportieren). </li></ol> 2. Kraft Plate: Setup und Konfiguration Hinweis: Die vorliegende Schritt beschreibt die Anwendung einer Kraftmessplatte, die GRFs zu registrieren. Im Falle , dass ein Walking / Laufen Person beteiligt ist, ist eine Reihe von Kraftmessplatten oder ein instrumentierten Laufband verwendet werden , um die Belastung durch die nachfolgenden Schritte 3, das Protokoll selbst ist analog induziert zu registrieren. <ol><li> Stellen Sie sicher , dass die Kraftmessplatte fest mit dem Laborboden befestigt ist (Abbildung 2). </li><li> Konfigurieren Sie das Gerät und den Erwerb Einstellungen 4 (NDI Öffnen Aufnahme&gt; Daten&gt; Geräteeinstellungen&gt; SettiNGS). Wählen Sie die richtige &quot;Gewinn&quot; und &quot;Sample-Rate&quot;. Konfigurieren und überprüfen Sie die externen Triggereinstellungen, wenn 4 erforderlich. <ol><li> Wählen die Verstärkung und die Abtastrate in Übereinstimmung mit der gewünschten Genauigkeit und der beteiligten Ladetyp. Für die vorliegende Anwendung, verwenden Sie einen Gewinn von 128 (Maximalkraft 4879 N) und einer Rate von 200 Hz Probe. </li></ol></li><li> Anfang und am Ende jeder Versuch mit einer leeren Kraftmessplatte: tarieren Kraftmessplatte, wenn sie leer (NDI Öffnen Aufnahme&gt; Daten&gt; Geräteeinstellungen&gt; Einstellungen&gt; Tara). </li><li> Zur Kontrolle: Legen Sie ein bekanntes Gewicht auf der Oberseite der Kraftplatte vor und nach jedem Versuch. Hinweis: In der vorliegenden Anmeldung eine Masse von 5 kg verwendet wird, jedoch die Verwendung eines anderen bekannten starren Masse (&gt; 2 kg) können ebenso diese Verifikationstest dienen. </li><li> Nehmen Sie und speichern Sie die GRF-Daten nach Bedarf. Exportieren Sie die GRFs für die nachfolgende Analyse 4. </li></ol> 3. Messung der Struktur AcceleVerpflegung Hinweis: Die vorliegende Schritte, um die Strukturschwingungen an einer oder mehreren entsprechenden Stellen auf der Struktur zu sammeln zielen. Die vorliegende Anmeldung beschäftigt GeoSIG GMS - Recorder (Abbildung 3) die strukturellen Beschleunigungen zu registrieren. Andere Sensortypen mit der richtigen Eigenschaften für die beteiligten Anwendungs, können ebenso angewendet. <ol><li> Sicherzustellen, dass die einzelnen Sensoren vollständig aufgeladen sind. Dieser Schritt kann mehrere Stunden dauern, kann aber an den Tagen vor den eigentlichen Messungen durchgeführt werden. Folgen Sie den Lade Protokoll des Herstellers. </li><li> Installieren Sie die Sensoren an den gewünschten Stellen der Primärstruktur: Ebene der Sensoren und, falls erforderlich, die richtige Fixierung auf die Primärstruktur zur Verfügung stellen (zB mit Hilfe von Magneten). Hinweis: angesichts der hohen Masse der einzelnen GMS-Recorder (&gt; 6 kg) und die beteiligten niederfrequenten Schwingungen (&lt;6 Hz), keine zusätzliche Fixierung war in diesem Fall notwendig. </li><li> Für GeoDAS Datenerfassung 5: Konfigurieren und das drahtlose GMS Netzwerk und Verbindung mit den 5 Sensoren ermöglichen. Überprüfen Sie die Zeiteinstellungen und Einstellungen für die Synchronisierung (falls erforderlich) (Rechtsklick auf den Sensor&gt; Weitere Informationen). </li><li> Positionieren Sie die Sensoren an der gewünschten Stelle und das Niveau sie in Übereinstimmung mit dem globalen Referenzrahmen. </li><li> Für GeoDAS Datenerfassung 5: die aufgezeichneten Daten für die nachfolgende Analyse Exportieren (Rechtsklick auf den Sensor&gt; Gerätesteuerung&gt; Anfrage senden&gt; Benutzeranfrage&gt; GETEVT 5). </li></ol> 4. Experimente in einer kontrollierten Laborumgebung <ol><li> Konfigurieren / Setup 3D-Motion-Tracking (wie in Abschnitt 1). </li><li> Konfigurieren / Setup Kraftmessplatte (wie in Abschnitt 2). </li><li> Während des Betriebs: visuell zu überprüfen, die Echtzeit-Messungen sowohl den drahtlosen Inertialsensoren und die Kraftmessplatte ihre Betriebsmodus zu überprüfen. </li><li> Fragen Sie den participAmeise auf die Kraftmessplatte zu treten und noch für mindestens 30 sec stehen: dies ermöglicht es, das Gewicht jedes einzelnen zu identifizieren. </li><li> Konfigurieren Sie das Metronomsignal: Wählen Sie den gewünschten Rhythmus, das heißt, der Grundanregungsfrequenz. Hinweis: Das Metronom-Signal leicht frei online oder Smartphone-Anwendungen konfiguriert werden können. </li><li> Starten Sie die Daten sowohl der Kraftmessplatte und den drahtlosen Inertialsensoren Aufnahme. </li><li> Bitten Sie den Teilnehmer die gewünschte Aktivität zu initiieren: Laufen, Springen oder Wippen am (gezielte Stimulation) Rate , wie durch die Metronom - Signal angezeigt (siehe Abbildung 4). </li><li> Notieren Sie sich die gewählte Anzahl von Ladezyklen, zB Schritte, Sprünge oder wippenden Zyklen. Bitten Sie den Teilnehmer die Kraftplatte aus. Hinweis: Für die Validierung ist es ratsam, einige zusätzliche Aufnahmezeit in diesen entladen Bedingungen zu berücksichtigen. In der Literatur gibt es keinen klaren Konsens über die minimalen Zyklen Zahl Belastung c erforderlichharacterize der Zyklus-zu-Zyklus - 6 Variabilitäten. Basierend auf der Erfahrung und der Arbeit in [6] legte die Studie hier hält 60 aufeinanderfolgende Zyklen , wobei die ersten und die letzten fünf Ladezyklen von der weiteren Analyse ausgeschlossen werden am Anfang und am Ende der Versuchs Unregelmäßigkeiten in der Lademuster auszuschließen. </li></ol> 5. Experimente In Situ <ol><li> Konfigurieren / Setup das Netzwerk von 3D - Beschleunigungssensoren, die die Bewegung der Teilnehmer verfolgen (siehe Abschnitt 2 und Abbildung 5). </li><li> Konfigurieren / Setup des GMS Netzwerk von drahtlosen Beschleunigungsaufnehmer, die die strukturellen Beschleunigungen (siehe Abschnitt 4) registrieren. </li><li> Während des Betriebs: (visuell) überprüfen Sie die Echtzeitmessungen der drahtlosen Inertialsensoren ihre Betriebsmodus zu überprüfen. </li><li> Definieren Sie ein klares Protokoll, das die beteiligten Messsysteme synchronisieren können, falls erforderlich. Anmerkung: Dieser Schritt ist notwendig, wenn die beteiligtenDatenerfassungssysteme für die direkte Synchronisation nicht aufgrund des Fehlens eines gemeinsamen Kanals oder Trigger zu ermöglichen. Letzteres ist der Fall für die drahtlose Messsysteme in die in - situ Experimente angewandt (5.1 und 5.2). Daher ist ein klares Protokoll wurde vor Ort angenommen, dass die Daten offline synchronisieren können. In der vorliegenden Anmeldung werden die beteiligten Messsysteme durch Registrierung eines identischen Ereignisses synchronisiert, dh, Schlag-, am Anfang und am Ende jeder Studie, die von mindestens einem Sensor an jeder der beteiligten Messsysteme registriert. Richtig ausgerichtet Zeitvektoren werden anschließend durch Offline-Ausrichtung dieser Veranstaltungen erhalten. </li><li> Konfigurieren Sie das Metronom - Signal: in situ, ist die Verwendung eines Megaphons zu verstärken , die gezielte Schlag erforderlich ist. </li><li> Sammeln Sie eine ausreichende Anzahl von Studien, die die Wiederholbarkeit des Experiments zu überprüfen. Basierend auf der Erfahrung, die Autoren empfehlen mindestens 3 oder vorzugsweise 4 aufzuzeichnen, trrialien. </li></ol> 6. Datenanalyse <ol><li> Pre-Prozess die Rohdaten der beteiligten Geräte je nach Bedarf: Tragen Sie die richtigen Filter unerwünschte Einflüsse wie irrelevant Hochfrequenz Beiträge und Messrauschen zu entfernen, und das entsprechende Zeitfenster nach dem Protokoll des Herstellers halten. Hinweis: Die Filtereigenschaften ist der Anwendung entsprechend gewählt werden. In der vorliegenden Studie ist die MATLAB Signal Processing Toolbox 7 eine Tiefpassfilterung mit einer Grenzfrequenz bei 20 Hz für alle beteiligten Signale durchzuführen angewendet. </li><li> Für jeden Teilnehmer: Berechnen der diskreten Fourier der erfassten Beschleunigungen des CoM Transformation die durchschnittliche Lade Frequenz wie die Frequenz der dominanten Peak der Grundschwingung in dem erhaltenen Spektrum unter Verwendung von MATLAB Signal Processing Toolbox 7 und zu identifizieren. </li><li> Identifizieren Sie die Zeit zwischen zwei beliebigen nominell identische Ereignisse des Ladezykluss geht das Verfahren detailliert in [3] oder dem lc_timing Werkzeug der PediVib MATLAB - Toolbox mit 8 <ol><li> Laden Sie den Datenvektor (lc_timing&gt; Load). </li><li> Geben Sie die Abtastrate und eine Schätzung des durchschnittlichen Belastungsfrequenz. Geben Sie das Zeitfenster auf, falls erforderlich. Speichern Sie die identifizierten Timing der nominell identische Ereignisse, dh Lastzyklen (lc_timing&gt; Speichern). </li></ol></li><li> Berechnen Sie die Ladefrequenz als das Inverse der Durchschnittszeit zwischen den nachfolgenden Lastzyklen (wie in 6.3 identifiziert). </li><li> Für die Versuche im Labor: Wenden Sie das Verfahren detailliert in 6.3 sowohl für die resultierende Bodenreaktionskräfte und die an der CoM jedes einzelnen registrierten Beschleunigungen. Anmerkung: Dieser Schritt ist als Validierung für das Verfahren dient , wie für die in situ - Experimente angewendet , wo die GRFs nicht direkt gemessen werden kann. Das Verfahren detailliert in [3] zeigt , wie die Zeit Variante Stimulationsfrequenz desFußgänger können in der Nähe des CoM des Individuums und die sich daraus ergebenden GRFs registriert durch die Charakterisierung der Beziehung zwischen den Beschleunigungen identifiziert werden. </li><li> Für die Experimente in situ: das Verfahren Nehmen in 6.3 für die Beschleunigungen näher an der CoM jedes einzelnen registriert. </li></ol> 7. Simulation und Analyse der Strukturantwort Hinweis: Die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden unter Verwendung von MATLAB 7. Die strukturelle Antwort wird unter Berücksichtigung der PediVib Toolbox, eine Toolbox MATLAB von den Autoren entwickelte 8 (Abbildung 6): Die vom Menschen verursachten Kräfte , die durch Anwendung der verallgemeinerten Lastmodelle von Li definierter bestimmt et al 9 ( zu Fuß) und Bachmann. et al. 1 (Springen, laufen und vandalen Laden) und das Strukturmodell in modal formuliert Koordinaten 10. Das begleitende Handbuch enthält Anleitungen, die eindeutig die illustrierenfolgende Schritte aus. <ol><li> Simulation der Strukturantwort <ol><li> Definieren Sie die modalen Parameter der Teststruktur: Eigenfrequenzen, Modal Dämpfungsverhältnisse, Massen normalisierte modalen Verschiebungen, Koordinaten der entsprechenden Knoten (PediVib&gt; Strukturparameter&gt; Neu). Eine Sichtprüfung des modalen Eingangsinformationen (PediVib&gt; Strukturparameter&gt; Ansicht). </li><li> Definieren Sie die Eigenschaften der Fußgänger und die entsprechenden induzierten Belastungen: Lasttyp, Gewicht, Wanderweg / Lage, durchschnittliche Stimulationsfrequenz, Beginn jeder Lastzyklus (PediVib&gt; Single Fußgänger&gt; Neu). Führen und die simulierte strukturelle Antwort für die beteiligten Teilnehmer speichern. Sichtkontrolle der Ergebnisse (PediVib&gt; Single Fußgänger&gt; Ansicht). </li></ol></li><li> Berechnen Sie die Gesamtstrukturantwort durch Überlagerung der einzelnen Antworten, dh Summe der entsprechenden Vektoren und vergleichen Sie das Ergebnis mit der gemessenen Strukturantwort,zB durch eine Figur zu schaffen , die die gemessenen und simulierten Strukturantwort anzeigt. </li></ol>

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Sound Vib. 329 (19), 4068-4092 (2010).</li><li>Van Nimmen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Numerical and experimental study of human-induced vibrations of footbridges [dissertation]. , (2015).</li><li>Middleton, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Dynamic performance of high frequency floors [dissertation]. , (2009).</li><li>Ing&#242;lfsson, E. T., Georgakis, C. T., Ricciardelli, F., J&#246;nsson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+identification+of+pedestrian-induced+lateral+forces+on+footbridges.">Experimental identification of pedestrian-induced lateral forces on footbridges.</a> J. Sound Vib. 330 (6), 1265-1284 (2011).</li><li>Racic, V., Brownjohn, J. M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mathematical+modelling+of+random+narrow+band+lateral+excitation+of+footbridges+due+to+pedestrians+walking.">Mathematical modelling of random narrow band lateral excitation of footbridges due to pedestrians walking.</a> Comput. Struct. 90-91 (1), 116-130 (2012).</li><li>Reynders, E., Roeck, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=De+Reference-based+combined+deterministic-stochastic+subspace+identification+for+experimental+and+operational+modal+analysis.">De Reference-based combined deterministic-stochastic subspace identification for experimental and operational modal analysis.</a> Mech. Syst. Signal Process. 22 (3), 617-637 (2008).</li><li>Bocian, M., Macdonald, J. H. G., Burn, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanically+inspired+modeling+of+pedestrian-induced+vertical+self-excited+forces.">Biomechanically inspired modeling of pedestrian-induced vertical self-excited forces.</a> J. Bridg. Eng. 18 (12), 1336-1346 (2013).</li><li>&#381;ivanovi&#263;, S., Pavi&#263;, A., Ing&#242;lfsson, E. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+spatially+unrestricted+pedestrian+traffic+on+footbridges.">Modeling spatially unrestricted pedestrian traffic on footbridges.</a> Journal of Structural Engineering. 136 (10), 1296-1308 (2010).</li><li>Agu, E., Kasperski, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+the+random+dynamic+parameters+of+the+human+body+on+the+dynamic+characteristics+of+the+coupled+system+of+structurecrowd.">Influence of the random dynamic parameters of the human body on the dynamic characteristics of the coupled system of structurecrowd.</a> J. Sound Vib. 330 (3), 431-444 (2011).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Vicon Motion Systems Product Manuals. , (2012).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> CODAmotion Technical data sheet. , (2012).</li><li>Meichtry, A., Romkes, J., Gobelet, C., Brunner, R., M&#252;ller, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Criterion+validity+of+3D+trunk+accelerations+to+assess+external+work+and+power+in+able-bodied+gait.">Criterion validity of 3D trunk accelerations to assess external work and power in able-bodied gait.</a> Gait Posture. 25 (1), 25-32 (2007).</li><li>Jung, Y., Jung, M., Lee, K., Koo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ground+reaction+force+estimation+using+an+insole-type+pressure+mat+and+joint+kinematics+during+walking.">Ground reaction force estimation using an insole-type pressure mat and joint kinematics during walking.</a> J. Biomech. 47 (11), 2693-2699 (2014).</li><li>Liedtke, C., Fokkenrood, S. A., Menger, J. T., van der Kooij, H., Veltink, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+instrumented+shoes+for+ambulatory+assessment+of+ground+reaction+forces.">Evaluation of instrumented shoes for ambulatory assessment of ground reaction forces.</a> Gait Posture. 26 (1), 39-47 (2007).</li><li>Boutaayamou, M., Schwartz, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validated+extraction+of+gait+events+from+3D+accelerometer+recordings.">Validated extraction of gait events from 3D accelerometer recordings.</a> , 6-9 (2012).</li><li>Kavanagh, J. J., Menz, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerometry:+A+technique+for+quantifying+movement+patterns+during+walking.">Accelerometry: A technique for quantifying movement patterns during walking.</a> Gait Posture. 28 (1), 1-15 (2008).</li><li>. MALL: Movement and posture Analysis Laboratory Leuven (Interdepartemental research laboratory at the Faculty of Kinisiology and Rehabilitation Sciences) Available from: <a target="_blank" href="https://faber.kuleuven.be/MALL/mall.php">https://faber.kuleuven.be/MALL/mall.php</a> (2015)</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Die menschliche Bewegung und die daraus resultierenden GRFs werden in der Regel durch die Anwendung von Kraftmessplatten, instrumentiert Tretmühlen sowie optische Motion - Capture - Technologie wie Vicon 18 und CODA 19 identifiziert. Die Anwendung dieser Verfahren ist jedoch auf die Laborumgebung beschränkt. Als Antwort auf diesen Nachteil, untersucht derzeit 20 wird das Potential an innovativen Techniken, die die Messung der &quot;natürliche&quot; Person Verhalten über viele wiederh...

Angetrieben von der wirtschaftlichen Nachfrage der Effizienz und der zunehmenden Stärke der (neu) Materialien, Architekten und Ingenieure die Grenzen drängen immer mehr zu bauen, größer und leichter Strukturen. Typischerweise haben Licht und schlanke Strukturen eine oder mehrere natürliche Frequenzen, die innerhalb des dominanten Spektrum der gemeinsamen menschlichen Aktivitäten wie Wandern liegen, Laufen oder Springen. Wahrscheinlich unterliegen (nahezu) resonante Anregung zu sein, sind sie oft zu Unrecht als Reaktion auf Bewegungen des menschlichen Körpers, was zu stören oder sogar schädliche Schwingungen 1. Für diese schlanke und leichte Strukturen, ist die Vibration Tauglichkeit selbst Anliegen der wachsenden, oft die kritische Designanforderung darstellt. Die menschliche Bewegung und die daraus resultierenden Bodenreaktionskräfte (GRFs) werden in der Regel experimentell unter Laborbedingungen ermittelt. Derzeit sind Designer, sich auf gezwungen - was angenommen werden &quot;konservativ&quot; zu sein - das entspricht lOAD Modelle, Upscaling von Ein-Personen-Kraftmessungen. Wenn die Entwürfe durch die dynamische Leistung unter hohem Masse Dichten regiert, besteht eine starke Nachfrage nach der Überprüfung und Verfeinerung der derzeit verfügbaren Lastmodelle. Das vorliegende Protokoll verwendet eine 3D-Inertial Motion-Tracking-Technik zur Charakterisierung der natürlichen Bewegung von Fußgängern. Es wird gezeigt, wie diese Informationen können die Korrelation zwischen den Fußgängern, sowie die entsprechenden induzierten Belastungen zu definieren, verwendet werden. In einem nachfolgenden Schritt wird das gekennzeichnet Fußgängerverhalten die induzierte strukturelle Antwort auf numerisch simulieren. Vergleich mit dem registrierten Strukturantwort ermöglicht , die Wirkung von unaccounted human-Struktur Interaktion Phänomene quantifiziert, beispielsweise die aufgrund des Vorhandenseins der Fußgänger zusätzliche Dämpfung. Die Methodik ist auf einem echten Steg für Full-Scale-Experimente gezeigt, wo die strukturelle Antwort und die Bewegung des Parnehmern gleichzeitig registriert.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1081">
	<tbody>
		<tr height="65">
			<td height="65" style="height:65px;width:301px;">MTw Development Kit + MT Manager Software</td>
			<td style="width:107px;">Xsens</td>
			<td style="width:280px;">MTW-38A70G20-1</td>
			<td style="width:393px;">Development kit with wireless, highly accurate, small and lightweight 3D human motion trackers and accompanying click-in full body straps.</td>
		</tr>
		<tr height="65">
			<td height="65" style="height:65px;width:301px;">True Impulse Kinetic Measurement System + NDI Open Capture Data Acquisition and Visualization System</td>
			<td style="width:107px;">NDI Northern Digital Inc.</td>
			<td style="width:280px;">791028</td>
			<td style="width:393px;">TrueImpulse measures reaction forces exerted by humans during a wide variety of activities.</td>
		</tr>
		<tr height="65">
			<td height="65" style="height:65px;width:301px;">GMS-24</td>
			<td style="width:107px;">GeoSIG Ltd</td>
			<td style="width:280px;">Rev. 03.08.2010</td>
			<td style="width:393px;">(Wireless) accelerometers to register the structural vibrations.</td>
		</tr>
		<tr height="65">
			<td height="65" style="height:65px;width:301px;">GeoDAS GeoSIG Data Acquisition System</td>
			<td style="width:107px;">GeoSIG Ltd</td>
			<td style="width:280px;">Rev. 03.08.2010</td>
			<td style="width:393px;">Graphical MS Windows application running under Windows 9x/NT/2000, providing a software interface between users and GeoSIG recorders GSR/GCR/GBV/GT.</td>
		</tr>
		<tr height="65">
			<td height="65" style="height:65px;width:301px;">PediVib toolbox</td>
			<td style="width:107px;">KU Leuven</td>
			<td style="width:280px;">/</td>
			<td style="width:393px;">Software interface/toolbox to simulate the structural vibrations induced by pedestrians.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:301px;">Metronome</td>
			<td style="width:107px;">/</td>
			<td style="width:280px;">/</td>
			<td style="width:393px;">A device to indicate the targetted pacing rate of the activity (free applications are available online for pc/laptop/smartphone).</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

simulation of human-induced vibrations based on the characterized in-field pedestrian behavior

Für schlanke und leichte Strukturen ist Schwingungstauglichkeit selbst Anliegen der wachsenden, oft die kritische Designanforderung darstellt. Wenn die Entwürfe von der Dynamik unter den Menschen verursachten Belastungen unterliegen, besteht eine starke Nachfrage nach der Überprüfung und Verfeinerung der derzeit verfügbaren Lastmodelle. Der vorliegende Beitrag verwendet eine 3D-Inertial Motion-Tracking-Technik zur Charakterisierung der in-Bereich Fußgängerverhalten. Die Technik wird zuerst in Laborexperimenten unter gleichzeitiger Erfassung der entsprechenden Bodenreaktionskräfte getestet. Die Experimente sind Personen sowie rhythmische menschliche Aktivitäten wie Springen und wippenden Fuß. Es wird gezeigt, dass die registrierte Bewegung für die Identifizierung der Zeitvariante Stimulationsfrequenz der Aktivität ermöglicht. Zusammen mit dem Gewicht der Person und der Anwendung der allgemeinen Kraftmodelle in der Literatur, ermöglicht die identifizierten zeitvarianten Stimulationsfrequenz auf characterize die vom Menschen verursachte Belastungen. Zudem Zeitsynchronisation zwischen den Funk-Bewegungsmelder-Tracker ermöglicht die Synchronisation Rate unter den Teilnehmern zu identifizieren. Anschließend wird die Technik auf einem realen Steg verwendet, wo sowohl die Bewegung der Personen und der induzierten strukturellen Schwingungen registriert. Es wird gezeigt, wie die dadurch im Feld kann Fußgängerverhalten die induzierte strukturelle Antwort auf simulieren angewendet werden. Es wird gezeigt , dass die in situ identifiziert Stimulationsfrequenz und Synchronisationsrate einen wesentlichen Input für die Simulation und Verifikation der vom Menschen verursachten Belastungen darstellen. Die wichtigsten Anwendungsmöglichkeiten der vorgeschlagenen Methodik sind die Schätzung der Mensch-Struktur-Interaktion Phänomene und die Entwicklung geeigneter Modelle für die Korrelation zwischen den Fußgängern in realen Verkehrsbedingungen.

Zuerst wird gezeigt, wie die Beschleunigungen in der Nähe des CoM der registrierten Personen verwendet werden kann, um die daraus folgenden GRFs zu charakterisieren. Die Ergebnisse sind hier für einen Wandereinzel 3 diskutiert. Völlig vergleichbare Beobachtungen gemacht werden , wenn rhythmische Aktivitäten des Menschen, das heißt, Springen und Wippen, werden berücksichtigt. 7A und 7B zeigen , dass das Amplitudenspektrum der kon...

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Simulation of Human-induced Vibrations Based on the Characterized In-field Pedestrian Behavior

Ein Protokoll ist für die Charakterisierung der in-field Fußgängerverhalten und die Simulation des resultierenden Strukturantwort dargestellt. Feldtests zeigen , dass die identifizierten in situ Stimulationsfrequenz und Synchronisationsrate unter den Teilnehmern bilden einen wesentlichen Input für die Simulation und Verifikation der vom Menschen verursachten Belastungen.

Simulation von Menschen verursachte Schwingungen Basierend auf dem Gekennzeichnet In-Bereich Fußgängerverhalten

For slender and lightweight structures, vibration serviceability is a matter of growing concern, often constituting the critical design requirement. With ...

simulation-human-induced-vibrations-based-on-characterized-field

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Kinetics of a Particle: Force and Acceleration

Freezing and Thawing in Concrete

Motion Along a Straight Line

SCIENTISTS IN ACTION

8.7K Aufrufe.  KU Leuven.  Ein Protokoll ist für die Charakterisierung der in-field Fußgängerverhalten und die Simulation des resultierenden Strukturantwort dargestellt. Feldtests zeigen , dass die identifizierten in situ Stimulationsfrequenz und Synchronisationsrate unter den Teilnehmern bilden einen wesentlichen Input für die Simulation und Verifikation der vom Menschen verursachten Belastungen. 

Serie: Simulation of Human-induced Vibrations Based on the Characterized In-field Pedestrian Behavior

Simulation, Fabrication and Characterization of THz Metamaterial Absorbers

Metamaterials (MM), artificial materials engineered to have properties that may not be found in nature, have been widely explored since the first theoretical1 and experimental demonstration2 of their unique properties. MMs can provide a highly controllable electromagnetic response, and to date have been demonstrated in every technologically relevant spectral range including the optical3, near IR4, mid IR5 , THz6 , mm-wave7 , microwave8 and radio9 bands. Applications include perfect lenses10, sensors11, telecommunications12, invisibility cloaks13 and filters14,15. We have recently developed single band16, dual band17 and broadband18 THz metamaterial absorber devices capable of greater than 80% absorption at the resonance peak. The concept of a MM absorber is especially important at THz frequencies where it is difficult to find strong frequency selective THz absorbers19. In our MM absorber the THz radiation is absorbed in a thickness of ~ &lambda;/20, overcoming the thickness limitation of traditional quarter wavelength absorbers. MM absorbers naturally lend themselves to THz detection applications, such as thermal sensors, and if integrated with suitable THz sources (e.g. QCLs), could lead to compact, highly sensitive, low cost, real time THz imaging systems.

This protocol outlines the simulation, fabrication and characterization of THz metamaterial absorbers. Such absorbers, when coupled with an appropriate sensor, have applications in THz imaging and spectroscopy.

Simulation, Herstellung und Charakterisierung von THz Metamaterial Absorber

Metamaterials (MM),  artificial materials engineered to have properties that may not be found in  nature, have been widely explored since the first ...

Forschung

Ingenieurwesen

Simulation of the Planetary Interior Differentiation Processes in the Laboratory

A planetary interior is under high-pressure and high-temperature conditions and it has a layered structure. There are two important processes that led to that layered structure, (1) percolation of liquid metal in a solid silicate matrix by planet differentiation, and (2) inner core crystallization by subsequent planet cooling. We conduct high-pressure and high-temperature experiments to simulate both processes in the laboratory. Formation of percolative planetary core depends on the efficiency of melt percolation, which is controlled by the dihedral (wetting) angle. The percolation simulation includes heating the sample at high pressure to a target temperature at which iron-sulfur alloy is molten while the silicate remains solid, and then determining the true dihedral angle to evaluate the style of liquid migration in a crystalline matrix by 3D visualization. The 3D volume rendering is achieved by slicing the recovered sample with a focused ion beam (FIB) and taking SEM image of each slice with a FIB/SEM crossbeam instrument. The second set of experiments is designed to understand the inner core crystallization and element distribution between the liquid outer core and solid inner core by determining the melting temperature and element partitioning at high pressure. The melting experiments are conducted in the multi-anvil apparatus up to 27 GPa and extended to higher pressure in the diamond-anvil cell with laser-heating. We have developed techniques to recover small heated samples by precision FIB milling and obtain high-resolution images of the laser-heated spot that show melting texture at high pressure. By analyzing the chemical compositions of the coexisting liquid and solid phases, we precisely determine the liquidus curve, providing necessary data to understand the inner core crystallization process.

The high-pressure and high-temperature experiments described here mimic planet interior differentiation processes. The processes are visualized and better understood by high-resolution 3D imaging and quantitative chemical analysis.

Simulation der Planeteninnendifferenzierungsprozesse im Labor

A planetary interior is under high-pressure and high-temperature conditions and it has a layered structure. There are two important processes that led to ...

Laboratory Drop Towers for the Experimental Simulation of Dust-aggregate Collisions in the Early Solar System

For the purpose of investigating the evolution of dust aggregates in the early Solar System, we developed two vacuum drop towers in which fragile dust aggregates with sizes up to ~10 cm and porosities up to 70% can be collided. One of the drop towers is primarily used for very low impact speeds down to below 0.01 m/sec and makes use of a double release mechanism. Collisions are recorded in stereo-view by two high-speed cameras, which fall along the glass vacuum tube in the center-of-mass frame of the two dust aggregates. The other free-fall tower makes use of an electromagnetic accelerator that is capable of gently accelerating dust aggregates to up to 5 m/sec. In combination with the release of another dust aggregate to free fall, collision speeds up to ~10 m/sec can be achieved. Here, two fixed high-speed cameras record the collision events. In both drop towers, the dust aggregates are in free fall during the collision so that they are weightless and match the conditions in the early Solar System.

We present a technique to achieve low-velocity to intermediate-velocity collisions between fragile dust aggregates in the laboratory. For this purpose, two vacuum drop-tower setups have been developed that allow collision velocities between &#60;0.01 and ~10 m/sec. The collision events are recorded by high-speed imaging.

Labor-Tropfen-Towers für die Experimentelle Simulation von Staub-Aggregat-Kollisionen im frühen Sonnensystem

For the purpose of investigating the evolution of dust aggregates in the early Solar System, we developed two vacuum drop towers in which fragile dust ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of biosensing devices. We report on a protocol of using KrF and ArF lasers irradiating Si (001) samples immersed in a liquid environment with low number of pulses and operating at moderately low pulse fluences to induce Si wettability modification. Wafers immersed for up to 4 hr in a 0.01% H2O2/H2O solution did not show measurable change in their initial contact angle (CA) ~75&#176;. However, the 500-pulse KrF and ArF lasers irradiation of such wafers in a microchamber filled with 0.01% H2O2/H2O solution at 250 and 65 mJ/cm2, respectively, has decreased the CA to near 15&#176;, indicating the formation of a superhydrophilic surface. The formation of OH-terminated Si (001), with no measurable change of the wafer&#8217;s surface morphology, has been confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy measurements. The selective area irradiated samples were then immersed in a biotin-conjugated fluorescein-stained nanospheres solution for 2 hr, resulting in a successful immobilization of the nanospheres in the non-irradiated area. This illustrates the potential of&#160;the method for selective area biofunctionalization and fabrication of advanced Si-based biosensing architectures. We also describe a similar protocol of irradiation of wafers immersed in methanol (CH3OH) using ArF laser operating at pulse fluence of 65 mJ/cm2 and in situ formation of a strongly hydrophobic surface of Si (001) with the CA of 103&#176;. The XPS results indicate ArF laser induced formation of Si&#8211;(OCH3)x compounds responsible for the observed hydrophobicity. However, no such compounds were found by XPS on the Si surface irradiated by KrF laser in methanol, demonstrating the inability of the KrF laser to photodissociate methanol and create -OCH3 radicals.

We report on a process of in situ alteration of HF treated Si (001) surface into a hydrophilic or hydrophobic state by irradiating samples in microfluidic chambers filled with&#160;H2O2/H2O solution (0.01%-0.5%) or methanol solutions using pulsed UV laser of a relative low pulse fluence.

Selektive Bereichsänderung des Siliziumoberfläche Benetzbarkeit durch gepulste UV-Laser-Bestrahlung in flüssigen Umgebung

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Knowledge Based Cloud FE Simulation of Sheet Metal Forming Processes

The use of Finite Element (FE) simulation software to adequately predict the outcome of sheet metal forming processes is crucial to enhancing the efficiency and lowering the development time of such processes, whilst reducing costs involved in trial-and-error prototyping. Recent focus on the substitution of steel components with aluminum alloy alternatives in the automotive and aerospace sectors has increased the need to simulate the forming behavior of such alloys for ever more complex component geometries. However these alloys, and in particular their high strength variants, exhibit limited formability at room temperature, and high temperature manufacturing technologies have been developed to form them. Consequently, advanced constitutive models are required to reflect the associated temperature and strain rate effects. Simulating such behavior is computationally very expensive using conventional FE simulation techniques.
This paper presents a novel Knowledge Based Cloud FE (KBC-FE) simulation technique that combines advanced material and friction models with conventional FE simulations in an efficient manner thus enhancing the capability of commercial simulation software packages. The application of these methods is demonstrated through two example case studies, namely: the prediction of a material's forming limit under hot stamping conditions, and the tool life prediction under multi-cycle loading conditions.

The following paper presents a novel FE simulation technique (KBC-FE), which reduces computational cost by performing simulations on a cloud computing environment, through the application of individual modules. Moreover, it establishes a seamless collaborative network between world leading scientists, enabling the integration of cutting edge knowledge modules into FE simulations.

Wissensbasierte Wolke FE Simulation von Blechumformprozessen

The use of Finite Element (FE) simulation software to adequately predict the outcome of sheet metal forming processes is crucial to enhancing the ...

Effect of Bending on the Electrical Characteristics of Flexible Organic Single Crystal-based Field-effect Transistors

The charge transport in an organic semiconductor depends highly on the molecular packing in the crystal, which influences the electronic coupling immensely. However, in soft electronics, in which organic semiconductors play a critical role, the devices will be bent or folded repeatedly. The effect of bending on the crystal packing and thus the charge transport is crucial to the performance of the device. In this manuscript, we describe the protocol to bend a single crystal of 5,7,12,16-tetrachloro-6,13-diazapentacene (TCDAP) in the field-effect transistor configuration and to obtain reproducible I-V characteristics upon bending the crystal. The results show that bending a field-effect transistor prepared on a flexible substrate results in nearly reversible yet opposite trends in charge mobility, depending on the bending direction. The mobility increases when the device is bent toward the top gate/dielectric layer (upward, compressive state) and decreases when bent toward the crystal/substrate side (downward, tensile state). The effect of bending curvature was also observed, with greater mobility change resulting from higher bending curvature. It is suggested that the intermolecular &#960;-&#960; distance changes upon bending, thereby influencing the electronic coupling and the subsequent carrier transport ability.

This manuscript describes the bending process of an organic single crystal-based field-effect transistor to maintain a functioning device for electronic property measurement. The results suggest that bending causes changes in the molecular spacing in the crystal and thus in the charge hopping rate, which is important in flexible electronics.

Wirkung von Biegen auf die elektrischen Eigenschaften von flexiblen organischen Einkristall-basierte Feldeffekttransistoren

The charge transport in an organic semiconductor depends highly on the molecular packing in the crystal, which influences the electronic coupling ...

Preparation and High-temperature Anti-adhesion Behavior of a Slippery Surface on Stainless Steel

Anti-adhesion surfaces with high-temperature resistance have a wide application potential in electrosurgical instruments, engines, and pipelines. A typical anti-wetting superhydrophobic surface easily fails when exposed to a high-temperature liquid. Recently, Nepenthes-inspired slippery surfaces demonstrated a new way to solve the adhesion problem. A lubricant layer on the slippery surface can act as a barrier between the repelled materials and the surface structure. However, the slippery surfaces in previous studies rarely showed high-temperature resistance. Here, we describe a protocol for the preparation of slippery surfaces with high-temperature resistance. A photolithography-assisted method was used to fabricate pillar structures on stainless steel. By functionalizing the surface with saline, a slippery surface was prepared by adding silicone oil. The prepared slippery surface maintained the anti-wetting property for water, even when the surface was heated to 300 &#176;C. Also, the slippery surface exhibited great anti-adhesion effects on soft tissues at high temperatures. This type of slippery surface on stainless steel has applications in medical devices, mechanical equipment, etc.

Slippery surfaces provide a new way to solve the adhesion problem. This protocol describes how to fabricate slippery surfaces at high temperatures. The results demonstrate that the slippery surfaces showed anti-wetting for liquids and a remarkable anti-adhesion effect on soft tissues at high temperatures.

Vorbereitung und Hochtemperatur-Anti-Adhäsion Verhalten einer rutschigen Oberfläche Edelstahl

Anti-adhesion surfaces with high-temperature resistance have a wide application potential in electrosurgical instruments, engines, and pipelines. A ...

Study of Siphon Breaker Experiment and Simulation for a Research Reactor

Under the design conditions of a research reactor, the siphon phenomenon induced by pipe rupture can cause continuous outward flow of water. To prevent this outflow, a control device is required. A siphon breaker is a type of safety device that can be utilized to control the loss of coolant water effectively.
To analyze the characteristics of siphon breaking, a real-scale experiment was conducted. From the results of the experiment, it was found that there are several design factors that affect the siphon breaking phenomenon. Therefore, there is a need to develop a theoretical model capable of predicting and analyzing the siphon breaking phenomenon under various design conditions. Using the experimental data, it was possible to formulate a theoretical model that accurately predicts the progress and the result of the siphon breaking phenomenon. The established theoretical model is based on fluid mechanics and incorporates the Chisholm model to analyze two-phase flow. From Bernoulli&#39;s equation, the velocity, quantity, undershooting height, water level, pressure, friction coefficient, and factors related to the two-phase flow could be obtained or calculated. Moreover, to utilize the model established in this study, a siphon breaker analysis and design program was developed. The simulation program operates on the theoretical model basis and returns the result as a graph. The user can confirm the possibility of the siphon breaking by checking the shape of the graph. Furthermore, saving the entire simulation result is possible and it can be used as a resource for analyzing the real siphon breaking system.
In conclusion, the user can confirm the status of the siphon breaking and design the siphon breaker system using the program developed in this study.

The siphon breaking phenomenon was investigated experimentally and a theoretical model was proposed. A simulation program based on the theoretical model was developed and the results of the simulation program were compared with experimental results. It was concluded that the results of the simulation program matched the experimental results well.

Studium der Siphon Breaker Experiment und Simulation für einen Forschungsreaktor

Under the design conditions of a research reactor, the siphon phenomenon induced by pipe rupture can cause continuous outward flow of water. To prevent ...

Predicting Catalyst Extrudate Breakage Based on the Modulus of Rupture

The mechanical strength of extruded catalysts and their natural or forced breakage by either collision against a surface or by a compressive load in a fixed bed are important phenomena in catalyst technology. The mechanical strength of the catalyst is measured here by its bending strength or flexural strength. This technique is relatively new from the perspective of applying it to commercial catalysts of typical sizes used in the industry. Catalyst breakage by collision against a surface is measured after a fall of the extrudates through the ambient air in a vertical pipe. Quantifying the impact force is done theoretically by applying Newton's second law. Measurement of catalyst breakage due to stress in a fixed bed is done following the standard procedure of the bulk crush strength test. Novel here is the focus on measuring the reduction in the length to diameter ratio of the extrudates as a function of the stress.

Here we present a protocol to measure the modulus of rupture of an extruded catalyst and the breakage of said catalyst extrudates by collision against a surface or by compression in a fixed bed.

Vorhersage Katalysator Extrudat Bruch basierend auf der e-Modul des Bruches

The mechanical strength of extruded catalysts and their natural or forced breakage by either collision against a surface or by a compressive load in a ...

Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, but several challenging points remain, such as a low absorption efficiency due to a thin active layer and low flexibility. We present an advanced method to fabricate a flexible phototransistor array with an improved electrical performance. The outstanding electrical performance is driven by a low dark current owing to deep impurity doping. Stretchable and flexible metal interconnectors simultaneously offer electrical and mechanical stabilities in a highly deformed state. The protocol explicitly describes the fabrication process of the phototransistor using a thin silicon membrane. By measuring I-V characteristics of the completed device in deformed states, we demonstrate that this approach improves the mechanical and electrical stabilities of the phototransistor array. We expect that this approach to a flexible phototransistor can be widely used for the applications of not only next-generation imaging systems/optoelectronics but also wearable devices such as tactile/pressure/temperature sensors and health monitors.

We present a detailed method to fabricate a deformable lateral NIPIN phototransistor array for curved image sensors. The phototransistor array with an open mesh form, which is composed of thin silicon islands and stretchable metal interconnectors, provides flexibility and stretchability. The parameter analyzer characterizes the electrical property of the fabricated phototransistor.

Herstellung von flexiblen Bildsensor basierend auf seitliche NIPIN Fototransistoren

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...