Los experimentos con personas que caminan se llevan a cabo en cooperación con el movimiento y la postura Análisis de laboratorio Lovaina (centro comercial) 25. Su cooperación y apoyo se agradece.

Todos los procedimientos fueron aprobados por el comité de ética del Hospital Universitario de la Universidad Católica de Lovaina y cada sujeto dieron un consentimiento informado por escrito antes de la participación. 1. 3D Motion seguimiento: Configuración y Adquisición de Datos <ol><li> Asegúrese de que los sensores individuales están completamente cargadas (Figura 1A). Esta etapa dura aproximadamente 1 hora, pero se puede realizar en los días anteriores a las medidas reales. Siga el protocolo de carga del fabricante. </li><li> Administrador de MT - Adquisición de datos 2: <ol><li> Activar la conexión inalámbrica con los sensores y especificar la frecuencia de muestreo deseada (Configuración inalámbrica&gt; Habilitar todos los maestros inalámbricas). Nota: Para permitir una caracterización precisa de la conducta de peatones, se recomienda una velocidad de muestreo de al menos 60 Hz. El registro de los sensores de aceleración lineal individuo 3D, velocidad angular (tierra) del campo magnético y los datos de presión atmosférica. </li><li>Activar el modo de operación e iniciar el modo de medición: hacer movimientos lentos con los sensores durante aproximadamente 1 min (Configuración inalámbrica&gt; iniciar la medición en todos los maestros inalámbricas). </li><li> Mostrar los datos inerciales y magnéticos de todos los sensores activos (Ver&gt; Pantalla&gt; inercial de datos). Asegúrese de que, mientras estacionario, la orientación del sensor no hace oportunidad. Nota: Un cambio de orientación del sensor estacionario indicaría un entorno magnéticamente perturbado y, de ese modo, la información de orientación incorrecto. </li></ol></li><li> Reinicio Orientación: Aplicar un reset partida objeto / (Object / partida de reposición&gt; Restablecer orientación) para definir el marco de referencia global de los experimentos (Figura 1 B) 2. </li><li> Colocar el sensor tan cerca como sea posible del centro cuerpo de masa (COM) situado en el nivel de la quinta vértebra lumbar (Figura 1C). Fijar un único sensor de fuerza y ​​firmeza a cada participante con scialmente diseñado clic en correas de cuerpo completo (Figura 1C). </li><li> Registrar los datos según sea necesario. </li><li> Cargar los registros de interés (archivo abierto), especifique la configuración de exportación (Herramientas&gt; Preferencias&gt; Exportadores) y exportar el (y matriz de orientación) la aceleración de datos para su posterior análisis 2 (Archivo&gt; Exportar). </li></ol> 2. Placa Fuerza: Instalación y configuración Nota: La presente etapa se analiza la aplicación de una plataforma de fuerza para registrar los GRFs. En el caso de que un / persona corriendo a pie está implicada, una serie de placas de fuerza o un tapiz rodante instrumentada es para ser utilizado para registrar la carga inducida por los pasos posteriores 3, el protocolo en sí es análoga. <ol><li> Asegúrese de que la placa de la fuerza está fijado de forma segura al suelo del laboratorio (Figura 2). </li><li> Configurar los ajustes del dispositivo de adquisición y 4 (NDI abierto Captura de Datos&gt;&gt; Configuración del dispositivo&gt; SettiNGS). Seleccione la &quot;ganancia&quot; adecuada y &quot;frecuencia de muestreo&quot;. Configurar y comprobar los ajustes de activación externa, si es necesario 4. <ol><li> Elige la ganancia y la frecuencia de muestreo de acuerdo con la precisión deseada y el tipo de carga involucrados. Para la presente solicitud, utilice una ganancia de 128 (fuerza máxima de 4.879 N) y una muestra de 200 Hz tasa. </li></ol></li><li> Iniciar y finalizar cada ensayo con una plataforma de fuerza vacío: Tara en la plataforma de fuerza cuando está vacío (NDI abierto Captura&gt; Datos&gt; Configuración de dispositivo&gt; Configuración&gt; Tara). </li><li> Con fines de verificación: Colocar un peso conocido en la parte superior de la plataforma de fuerza antes y después de cada ensayo. Nota: En la presente solicitud se utiliza una masa de 5 kg, sin embargo, el uso de otra masa rígida conocido (&gt; 2 kg) puede servir igualmente esta prueba de verificación. </li><li> Grabar y guardar los datos de GRF según sea necesario. Exportar los GRFs 4 para su posterior análisis. </li></ol> 3. Medición de la Accele estructuralraciones Nota: Los presentes pasos tienen como objetivo recoger las vibraciones estructurales en una o más ubicaciones correspondientes en la estructura. La presente solicitud se emplea Geosig GMS grabadoras (Figura 3) para registrar las aceleraciones estructurales. Otros tipos de sensores con características adecuadas para la aplicación involucrada, pueden aplicarse por igual. <ol><li> Asegúrese de que los sensores individuales están completamente cargadas. Este paso puede tardar varias horas, pero se puede realizar en los días anteriores a las medidas reales. Siga el protocolo de carga del fabricante. </li><li> Instalar los sensores en los lugares deseados de la estructura primaria: Nivel de los sensores y, si es necesario, proporcionar una fijación adecuada a la estructura primaria (por ejemplo, mediante el uso de imanes). Nota: dada la gran masa del individuo GMS grabadoras (&gt; 6 kg) y las oscilaciones de baja frecuencia que se trate (&lt;6 Hz), sin fijación adicional era necesario en este caso. </li><li> para GeoAdquisición de datos DAS 5: Configurar y habilitar la red inalámbrica GSM y la conexión con los sensores 5. Compruebe los ajustes de tiempo y la configuración de sincronización (si es necesario) (clic derecho sobre el sensor&gt; Más información). </li><li> Coloque los sensores en el lugar deseado y los de nivel de acuerdo con el marco de referencia global. </li><li> Para la adquisición de datos GEODAS 5: exportar los datos grabados para su posterior análisis (clic derecho sobre el sensor&gt; Control de Instrumentos&gt; Enviar una solicitud&gt; Solicitud de usuario&gt; GETEVT 5). </li></ol> 4. Los experimentos en un ambiente controlado de laboratorio <ol><li> Configurar / Configuración 3D seguimiento del movimiento (como se discutió en la sección 1). </li><li> Configurar una plataforma de fuerza / configuración (como se discutió en la sección 2). </li><li> Durante el funcionamiento: comprobar visualmente el tiempo real las mediciones tanto de los sensores inerciales inalámbricos y la placa de la fuerza para verificar su modo de funcionamiento. </li><li> Pedir a la participhormiga al paso sobre la plataforma de fuerza y ​​estar quieto durante al menos 30 segundos: esto permite identificar el peso de cada individuo. </li><li> Configurar la señal de metrónomo: seleccionar el ritmo deseado, es decir, frecuencia de fuerza fundamental. Nota: La señal del metrónomo se puede configurar fácilmente con aplicaciones en línea de teléfonos inteligentes o libres. </li><li> Iniciar la grabación de los datos tanto de la plataforma de fuerza y ​​los sensores inerciales inalámbricas. </li><li> Pedir al participante para iniciar la actividad deseada: caminar, saltar o moviéndose a la velocidad (estimulación dirigida) como indica la señal del metrónomo (ver Figura 4). </li><li> Registre el número seleccionado de ciclos de carga, por ejemplo, pasos, saltos o ciclos flotando. Pedir al participante que bajar la plataforma de fuerza. Nota: Para fines de validación, se aconseja considerar un tiempo de grabación adicional en estas condiciones sin carga. En la literatura, no existe un claro consenso acerca de los ciclos de carga número mínimo necesario para characterize el ciclo-a-ciclo variabilidades 6. Con base en la experiencia y el trabajo presentado en [6], el estudio que aquí se presenta considera 60 ciclos consecutivos por el que los primeros y los últimos cinco ciclos de carga están excluidos del análisis para excluir a las irregularidades en el patrón de carga al inicio y al final del ensayo. </li></ol> 5. Experimentos In Situ <ol><li> Configurar / Configuración de la red de sensores inerciales en 3D que hacen un seguimiento del movimiento de los participantes (véase la sección 2 y la Figura 5). </li><li> Configurar / Configuración de la red GMS de acelerómetros inalámbricos que registran las aceleraciones estructurales (ver sección 4). </li><li> Durante la operación: (visualmente) comprobar las mediciones en tiempo real de los sensores inerciales inalámbricos para verificar su modo de funcionamiento. </li><li> Definir un protocolo claro que permite sincronizar los sistemas de medición involucrados, si es necesario. Nota: Este paso es necesario cuando el implicadosistemas de adquisición de datos no permiten para la sincronización directa debido a la falta de un disparador o canal común. Este último es el caso de los sistemas de medición inalámbricas aplicadas en el experimentos in situ (5.1 y 5.2). Por lo tanto, un protocolo claro ha sido adoptada en el sitio que permite sincronizar las bases de datos fuera de línea. En la presente solicitud, los sistemas de medición involucradas se sincronizan a través del registro de un evento idéntico, es decir, el impacto, al principio y al final de cada ensayo, registrada por al menos un sensor de cada uno de los sistemas de medición involucradas. vectores de tiempo correctamente alineados se obtienen posteriormente a través de línea de alineación de estos eventos. </li><li> Configurar la señal de metrónomo: in situ, el uso de un megáfono para amplificar se requiere que el ritmo objetivo. </li><li> Reunir un número suficiente de ensayos para comprobar la repetibilidad del experimento. Con base en la experiencia, los autores recomiendan para grabar al menos 3, 4 o preferiblemente, trmate-. </li></ol> Análisis 6. Datos <ol><li> Pre-proceso de los datos en bruto de los equipos involucrados como sea necesario: Aplicar los filtros adecuados para eliminar las influencias no deseadas tales como las contribuciones de alta frecuencia irrelevantes y ruido de medición, y retener la ventana de tiempo correspondiente de acuerdo con el protocolo del fabricante. Nota: Las características de filtrado deben ser elegidos de conformidad con la aplicación. En el presente estudio, el procesamiento de señales de MATLAB caja de herramientas 7 se aplica para realizar una filtrado de paso bajo con una frecuencia de corte a 20 Hz para todas las señales involucradas. </li><li> Para cada participante: Calcular la transformada discreta de Fourier de las aceleraciones registradas de la OCM usando MATLAB Procesamiento de Señal Caja de herramientas 7 e identificar la frecuencia media de carga como la frecuencia del pico dominante del armónico fundamental en el espectro obtenido. </li><li> Identificar el tiempo entre dos eventos nominalmente idénticas de la ciclo de cargaS según el método detallado en [3] o la herramienta de la caja de herramientas lc_timing PediVib MATLAB 8 <ol><li> Cargar el vector de datos (lc_timing&gt; Cargar). </li><li> Especificar la frecuencia de muestreo y estimar la frecuencia media de carga. Especificar el intervalo de tiempo relevante, si es necesario. Guardar el tiempo de los eventos identificados nominalmente idénticos, es decir, los ciclos de carga (lc_timing&gt; Guardar). </li></ol></li><li> Calcule la frecuencia media de carga como la inversa del tiempo medio entre los ciclos de carga posteriores (como se identifica en 6.3). </li><li> Para los experimentos en el laboratorio: Aplicar el procedimiento detallado en el apartado 6.3, tanto para las fuerzas de reacción resultantes y las aceleraciones registradas en el CdM de cada individuo. Nota: Este paso sirve como validación para el procedimiento que se aplica para los experimentos in situ, donde los GRFs no se pueden medir directamente. El método detallado en [3] muestra cómo la tasa de variante de la regulación del tiempo de lapeatones se puede identificar mediante la caracterización de la relación entre las aceleraciones registradas cerca del CdM del individuo y las consiguientes GRFs. </li><li> Para los experimentos in situ: Aplicar el procedimiento detallado en el apartado 6.3 de las aceleraciones registradas en el CdM de cada individuo. </li></ol> 7. Simulación y Análisis de la respuesta estructural Nota: Los pasos posteriores se realizaron utilizando MATLAB 7. La respuesta estructural se calcula utilizando la caja de herramientas PediVib, una caja de herramientas de MATLAB desarrollado por los autores 8 (Figura 6): las fuerzas inducidas por el hombre se determinan mediante la aplicación de los modelos de carga generalizadas de definido por Li et al 9 (a pie) y Bachmann. et al. 1 (saltar, correr y carga de vandalismo), y el modelo estructural se formula en las coordenadas modal 10. El manual que lo acompaña incluye tutoriales que ilustran claramente lasiguientes pasos. <ol><li> Simulación de la respuesta estructural <ol><li> Definir los parámetros modales de la estructura de la prueba: Las frecuencias naturales, relaciones de amortiguamiento modal, desplazamientos modales en serie normalizado, las coordenadas de los nodos correspondientes (PediVib&gt; Parámetros estructurales&gt; Nuevo). comprobar visualmente la información de entrada modal (PediVib&gt; parámetros estructurales&gt; Ver). </li><li> Definir las características de los peatones y las cargas inducidas correspondientes: tipo de carga, peso, caminar ruta / ubicación, frecuencia de estimulación media, el inicio de cada ciclo de carga (PediVib&gt; peatonal solo&gt; Nuevo). Ejecutar y guardar la respuesta estructural simulado para los participantes involucrados. comprobar visualmente los resultados (PediVib&gt; peatonal solo&gt; Ver). </li></ol></li><li> Calcular la respuesta estructural total a través de la superposición de las respuestas individuales, es decir, la suma de los vectores correspondientes, y comparar el resultado con la respuesta estructural medido,por ejemplo, mediante la creación de una figura que muestra la respuesta estructural medido y simulado. </li></ol>

<ol>
	<li>Bachmann, H., Ammann, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bachmann vibrations in structures : induced by man and machines. , (1987).</li><li>. MTw User Manual Available from: <a target="_blank" href="https://www.xsens.com/download/usermanual/MTw_usermanual.pdf">https://www.xsens.com/download/usermanual/MTw_usermanual.pdf</a> (2013)</li><li>Van Nimmen, K., Lombaert, G., Jonkers, I., De Roeck, G., Vanden Broeck, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterisation+of+walking+loads+by+3D+inertial+motion+tracking.">Characterisation of walking loads by 3D inertial motion tracking.</a> J. Sound Vib. 333 (20), 1-15 (2013).</li><li>Northern Digital Inc. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> TrueImpulse Kinetic Measurement System User Guide. , (2013).</li><li>Racic, V., Pavic, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mathematical+model+to+generate+near-periodic+human+jumping+force+signals.">Mathematical model to generate near-periodic human jumping force signals.</a> Mech. Syst. Signal Process. 24 (1), 138-152 (2010).</li><li>The MathWorks Inc. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> MATLAB and Signal Processing Toolbox Release. , (2014).</li><li>Van Nimmen, K., Van den Broeck, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> PediVib 1.0 - A MATLAB toolbox for the simulation of human-induced vibrations. , (2015).</li><li>Li, Q., Fan, J., Nie, J., Li, Q., Chen, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crowd-induced+random+vibration+of+footbridge+and+vibration+control+using+multiple+tuned+mass+dampers.">Crowd-induced random vibration of footbridge and vibration control using multiple tuned mass dampers.</a> J. 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.

El movimiento humano y GRFs resultantes se identifican generalmente por la aplicación de placas de fuerza, cintas de correr, así como la tecnología de captura de movimiento óptico tal como Vicon 18 y 19 CODA instrumentados. La aplicación de estas técnicas es, sin embargo, restringida al entorno de laboratorio. En respuesta a este inconveniente, el potencial de técnicas innovadoras que permiten la medición del comportamiento &quot;natural&quot; persona durante muchos ciclos repetidos e inint...

Impulsada por la demanda económica de la eficiencia y la creciente fuerza de (nuevas) Materiales, arquitectos e ingenieros están empujando los límites para construir estructuras cada vez más largo, más alto y más ligeros. Por lo general, estructuras ligeras y delgadas tienen una o más frecuencias naturales que se encuentran dentro del espectro dominante de las actividades humanas comunes, tales como caminar, correr o saltar. Es probable que sea objeto de (cercano) de excitación resonante, que a menudo son excesivamente sensibles al movimiento humano, dando lugar a vibraciones perturbadoras o incluso perjudiciales 1. Por estas estructuras delgadas y ligeras, la capacidad de servicio de la vibración es una cuestión de preocupación cada vez mayor, a menudo constituyen el requisito de diseño crítico. El movimiento humano y las fuerzas de reacción del suelo resultantes (GRFS) generalmente se identifican de forma experimental en condiciones de laboratorio. En la actualidad, los diseñadores están obligados a confiar en - lo que se supone que es &quot;conservador&quot; - l equivalenteoad modelos escalados a partir de mediciones de fuerza de una sola persona. Con diseños según la evolución dinámica bajo altas densidades de multitudes, existe una fuerte demanda para la verificación y el perfeccionamiento de los modelos de carga disponibles en la actualidad. El presente protocolo emplea una técnica de seguimiento de movimiento inercial 3D para la caracterización del movimiento natural de los peatones. Se muestra cómo esta información puede ser utilizada para definir la correlación entre los peatones así como las cargas inducidas correspondientes. En una etapa posterior, el comportamiento de peatones caracterizado se utiliza para simular numéricamente la respuesta estructural inducido. La comparación con la respuesta estructural registrado que permite cuantificar el efecto de los fenómenos de interacción de estructura humana no contabilizados, por ejemplo, la atenuación agregada debido a la presencia de los peatones. La metodología se ilustra para los experimentos a gran escala en una pasarela real, donde la respuesta estructural y el movimiento del parpartici- se registran simultáneamente.

<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

Para esbelta y estructuras ligeras, capacidad de servicio de la vibración es una cuestión de preocupación cada vez mayor, a menudo constituyen el requisito de diseño crítico. Con diseños según la evolución dinámica bajo las cargas inducidas por el hombre, existe una fuerte demanda para la verificación y el perfeccionamiento de los modelos de carga disponibles en la actualidad. La presente aportación utiliza una técnica de rastreo de movimiento inercial 3D para la caracterización del comportamiento de peatones en el campo. La técnica se probó por primera vez en experimentos de laboratorio con el registro simultáneo de las fuerzas de reacción del suelo correspondientes. Los experimentos incluyen a las personas que caminan, así como las actividades humanas rítmicos tales como saltar y meneo. Se muestra que el movimiento registrado permite la identificación del tipo de variante de la regulación del tiempo de la actividad. Junto con el peso de la persona y la aplicación de modelos fuerza generalizada disponibles en la literatura, la frecuencia de estimulación identificado variante en el tiempo permite a characterize las cargas inducidas por el hombre. Además, la sincronización de tiempo entre los rastreadores de movimiento inalámbricos permite identificar el tipo de sincronización entre los participantes. Posteriormente, la técnica se utiliza en una pasarela real, donde se registran tanto el movimiento de las personas y de las vibraciones estructurales inducidos. Se muestra cómo el comportamiento de peatones en campo caracterizado se puede aplicar para simular la respuesta estructural inducido. Se demuestra que la in situ identificado la frecuencia de estimulación y la frecuencia de sincronización constituyen un insumo esencial para la simulación y verificación de las cargas inducidas por el hombre. Las principales aplicaciones potenciales de la metodología propuesta son la estimación de la estructura humana fenómenos de interacción y el desarrollo de modelos adecuados para la correlación entre los peatones en condiciones reales de tráfico.

En primer lugar, se muestra cómo las aceleraciones registrados cerca de la CoM de los individuos pueden ser utilizados para caracterizar los consiguientes GRFs. Los resultados se discuten aquí para una persona que caminaba 3. Totalmente se hacen observaciones comparables cuando las actividades humanas rítmicas, es decir, saltando y moviéndose, son considerados. Figura 7A y 7B muestran que el espectro de amplitud de las fuerzas con...

Watch this Scientific Journal Video about Simulation of Human-induced Vibrations Based on the Characterized In-field Pedestrian Behavior at JoVE.com

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

Un protocolo se presenta para la caracterización del comportamiento de peatones de campo y la simulación de la respuesta estructural resultante. La validación de campo demuestran que la in situ identificado la frecuencia de estimulación y la frecuencia de sincronización entre los participantes constituyen un insumo esencial para la simulación y verificación de las cargas inducidas por el hombre.

Simulación de vibraciones humanas inducida Basado en la calificó el comportamiento peatonal en el terreno

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

Education

Research

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Civil Engineering

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Kinetics of a Particle: Force and Acceleration

Freezing and Thawing in Concrete

Motion Along a Straight Line

SCIENTISTS IN ACTION

8.7K vistas.  KU Leuven.  Un protocolo se presenta para la caracterización del comportamiento de peatones de campo y la simulación de la respuesta estructural resultante. La validación de campo demuestran que la in situ identificado la frecuencia de estimulación y la frecuencia de sincronización entre los participantes constituyen un insumo esencial para la simulación y verificación de las cargas inducidas por el hombre. 

Video: 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.

Simulación, Fabricación y Caracterización de THz Amortiguadores metamateriales

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

Investigación

Ingeniería

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.

Simulación de la Planetary Interior Diferenciación Procesos en el Laboratorio

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.

Laboratorio torres de caída para el experimental Simulación de colisiones de polvo acumuladas en el Sistema Solar temprano

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.

Área selectivo Modificación de humectabilidad de la superficie del silicio por pulsos láser UV irradiación en Ambiente Líquido

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.

Basada en el Conocimiento de la simulación de la nube FE de los Procesos de conformado de chapa de metal

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.

Efecto de doblez en las características eléctricas de los transistores de efecto de campo basados ​​en cristal orgánico único flexible

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.

Comportamiento de anti-adherencia preparación y alta temperatura de una superficie resbaladiza en acero inoxidable

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.

Estudio de sifón interruptor experimento y simulación de un Reactor de investigación

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.

Rotura de extrusión de catalizador predicción basada en el módulo de ruptura

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.

Fabricación del Sensor de imagen Flexible basado en Lateral NIPIN fototransistores

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