Les expériences impliquant des personnes à pied sont effectuées en collaboration avec le Mouvement et la posture Laboratoire d&#39; analyse Leuven (MALL) 25. Leur coopération et leur soutien est grandement apprécié.

Toutes les procédures ont été approuvées par le comité d&#39;éthique de l&#39;hôpital universitaire de la KU Leuven et chaque sujet ont donné un consentement éclairé avant de participer. 1. 3D Motion Tracking: Configuration et acquisition de données <ol><li> Veiller à ce que les capteurs individuels sont complètement chargées (figure 1A). Cette étape prend environ 1 heure, mais peut être effectuée sur les jours avant les mesures réelles. Suivre le protocole de charge du fabricant. </li><li> MT Manager - Acquisition de données 2: <ol><li> Activer la connexion sans fil avec les capteurs et spécifier la fréquence d&#39;échantillonnage souhaitée (Configuration sans fil&gt; Activer tous les maîtres sans fil). Remarque: Afin de permettre une caractérisation précise du comportement des piétons, un taux d&#39;au moins 60 Hz, l&#39;échantillonnage est conseillée. L&#39;individu record de capteurs d&#39;accélération linéaire 3D, la vitesse angulaire (terre) champ magnétique et des données de pression atmosphérique. </li><li>Activer le mode de fonctionnement et de lancer le mode de mesure: faire des mouvements lents avec les capteurs pendant environ 1 min (Configuration sans fil&gt; Démarrer la mesure sur tous les maîtres sans fil). </li><li> Afficher les données inertielles et magnétiques de tous les capteurs actifs (Affichage&gt; Affichage&gt; Data Inertial). Assurez-vous que, à l&#39;arrêt, l&#39;orientation du capteur ne hasard. Remarque: Un changement d&#39;orientation du capteur fixe indiquerait un environnement magnétique perturbé et, de ce fait, l&#39;information d&#39;orientation inexacte. </li></ol></li><li> Réinitialisation Orientation: Appliquer une remise à zéro de l&#39; objet / rubrique (Object / rubrique Réinitialiser&gt; Réinitialiser orientation) pour définir le cadre de référence global des expériences (Figure 1B) 2. </li><li> Placer le capteur le plus près possible du centre du corps de masse (COM) située au niveau de la cinquième vertèbre lombaire (figure 1C). Fixer un seul capteur fermement et solidement sur chaque participant specially conçu cliquez-in sangles du corps entier (figure 1C). </li><li> Enregistrer les données selon les besoins. </li><li> Charger les dossiers d&#39;intérêt (fichier ouvert), spécifier les paramètres d&#39;exportation (Outils&gt; Préférences&gt; Exportateurs) et exporter l&#39;accélération (et de la matrice d&#39;orientation) des données pour une analyse ultérieure 2 (Fichier&gt; Exporter). </li></ol> 2. Force de plaque: Installation et configuration Note: La présente étape traite de l&#39;application d&#39;une plaque de force pour enregistrer les GRF. Dans le cas où une / personne en cours d&#39; exécution de la marche est impliqué, une série de plaques de force ou un tapis roulant instrumenté doit être utilisé pour enregistrer la charge induite par les étapes suivantes 3, le protocole lui - même est analogue. <ol><li> Faire en sorte que la plaque de force est solidement fixée au plancher de laboratoire (figure 2). </li><li> Configurez les paramètres de l&#39; appareil et d&#39; acquisition 4 (NDI Ouvrir capture&gt; Données&gt; Paramètres du périphérique&gt; SettiNGS). Sélectionnez le &quot;gain&quot; approprié et &quot;taux d&#39;échantillonnage&quot;. Configurer et vérifier les paramètres de déclenchement externes, si nécessaire 4. <ol><li> Choisissez le gain et la fréquence d&#39;échantillonnage en fonction de la précision souhaitée et le type de chargement impliqué. Pour la présente demande, utiliser un gain de 128 (Force maximale 4879 N) et une fréquence d&#39;échantillonnage Hz 200. </li></ol></li><li> Début et fin de chaque essai avec une plaque de force vide: Tarer la plaque de force à vide (NDI Ouvrir capture&gt; Données&gt; Paramètres du périphérique&gt; Paramètres&gt; Tare). </li><li> Aux fins de vérification: Placez un poids connu sur le dessus de la plaque de force avant et après chaque essai. Remarque: Dans la présente demande une masse de 5 kg est utilisé, cependant, l&#39;utilisation d&#39;une autre masse rigide bien connue (&gt; 2 kg) peut également servir ce test de vérification. </li><li> Enregistrer et enregistrer les données GRF selon les besoins. Exporter les GRF pour une analyse ultérieure 4. </li></ol> 3. Mesure de la Accele structurellevivres Remarque: Les présentes mesures visent à recueillir les vibrations structurelles à un ou plusieurs emplacements pertinents sur la structure. La présente demande emploie Geosig GMS enregistreurs (Figure 3) pour enregistrer les accélérations structurelles. D&#39;autres types de capteurs avec des caractéristiques appropriées pour l&#39;application concernée, peuvent être également appliquées. <ol><li> Veiller à ce que les capteurs individuels sont complètement chargées. Cette étape peut prendre plusieurs heures, mais peut être effectuée sur les jours avant les mesures réelles. Suivre le protocole de charge du fabricant. </li><li> Installez les capteurs sur les emplacements souhaités de la structure primaire: niveau des capteurs et, si nécessaire, fournir une fixation propre à la structure primaire (par exemple, en utilisant des aimants). Note: compte tenu de la masse élevée de l&#39;individu GMS enregistreurs (&gt; 6 kg) et les oscillations à basse fréquence impliquées (&lt;6 Hz), aucune fixation supplémentaire était nécessaire dans ce cas. </li><li> Pour GeoAcquisition DAS Données 5: Configurer et activer le réseau GMS sans fil et la connexion avec les capteurs 5. Vérifiez les paramètres de temps et les paramètres de synchronisation (si nécessaire) (clic droit sur le capteur&gt; Plus d&#39;informations). </li><li> Positionner les capteurs sur l&#39;emplacement souhaité et de les niveler en accord avec le cadre de référence global. </li><li> Pour l&#39; acquisition des données GeoDAS 5: Exporter les données enregistrées pour une analyse ultérieure (clic droit sur ​​le capteur&gt; Instrument Control&gt; Envoyer une demande&gt; Demande de l&#39; utilisateur&gt; GETEVT 5). </li></ol> 4. Les expériences dans un environnement de laboratoire contrôlé <ol><li> Configurer mouvement 3D / Setup suivi (comme indiqué à la section 1). </li><li> Configurer / Configuration plaque de force (comme indiqué à la section 2). </li><li> Pendant le fonctionnement: vérifier visuellement en temps réel des mesures des deux capteurs inertiels sans fil et la plaque de force pour vérifier leur mode de fonctionnement. </li><li> Demandez au participant à l&#39;étape sur la plaque de force et de rester immobile pendant au moins 30 secondes: cela permet d&#39;identifier le poids de chaque individu. </li><li> Configurer le signal du métronome: sélectionner le rythme souhaité, à savoir, la fréquence fondamentale forçant. Remarque: Le signal du métronome peut être facilement configuré en utilisant des applications en ligne ou smartphones gratuits. </li><li> Commencez l&#39;enregistrement des données à la fois la plaque de la force et les capteurs inertiels sans fil. </li><li> Demandez au participant de lancer l&#39;activité souhaitée: la marche, le saut ou branlante à la (stimulation ciblée) taux comme indiqué par le signal du métronome (voir Figure 4). </li><li> Notez le nombre choisi de cycles de chargement, par exemple, les étapes, les sauts ou les cycles branlante. Demandez au participant de descendre du plateau de force. Remarque: Pour des fins de validation, il est conseillé d&#39;envisager un certain temps d&#39;enregistrement supplémentaire dans ces conditions déchargées. Dans la littérature, il n&#39;y a pas de consensus clair sur les cycles de chargement minimum de nombre requis pour characterize le cycle à cycle variabilités 6. Basé sur l&#39; expérience et le travail présenté dans [6], l&#39;étude présentée ici considère 60 cycles consécutifs de sorte que les cinq premiers et derniers cycles de chargement sont exclus de l&#39;analyse plus loin pour exclure des irrégularités dans le motif de chargement au début et à la fin du procès. </li></ol> 5. Experiments In Situ <ol><li> Configurer / Configuration du réseau de capteurs inertiels 3D qui permettent de suivre le mouvement des participants (voir la section 2 et à la figure 5). </li><li> Configurer / Configuration du réseau GMS d&#39;accéléromètres sans fil qui enregistrent les accélérations structurelles (voir la section 4). </li><li> Pendant le fonctionnement: (visuellement) vérifier en temps réel les mesures des capteurs inertiels sans fil pour vérifier leur mode de fonctionnement. </li><li> Définir un protocole clair qui permet de synchroniser les systèmes de mesure concernés, le cas échéant. Remarque: Cette étape est nécessaire lorsque la causesystèmes d&#39;acquisition de données ne permettent pas de synchronisation directe en raison de l&#39;absence d&#39;un déclencheur ou d&#39;un canal commun. Ce dernier est le cas pour les systèmes de mesure sans fil appliquées dans les expériences in situ (5.1 et 5.2). Par conséquent, un protocole clair a été adopté sur le site qui permet de synchroniser le mode hors connexion de jeux de données. Dans la présente demande, les systèmes de mesure concernés sont synchronisés par l&#39; enregistrement d&#39;un événement identique, par exemple, l&#39; impact, au début et à la fin de chaque essai, enregistrée par au moins un capteur de chacun des systèmes de mesure concernés. vecteurs de temps correctement alignés sont ensuite obtenus par le biais hors alignement de ces événements. </li><li> Configurer le signal du métronome: in situ, l&#39;utilisation d&#39;un mégaphone pour amplifier le rythme ciblé est nécessaire. </li><li> Prélever un nombre suffisant d&#39;essais pour vérifier la répétabilité de l&#39;expérience. Basé sur l&#39;expérience, les auteurs recommandent d&#39;enregistrer au moins 3, ou de préférence 4, trEIAA. </li></ol> Analyse 6. Données <ol><li> Pré-traiter les données brutes de l&#39;équipement impliqué comme requis: Appliquer les filtres appropriés pour éliminer les influences indésirables telles que les contributions à haute fréquence non pertinentes et bruit de mesure, et de conserver la fenêtre de temps pertinente selon le protocole du fabricant. Remarque: les caractéristiques de filtrage devraient être choisies en fonction de l&#39;application. Dans la présente étude, l&#39;MATLAB Signal Processing Toolbox 7 est appliqué pour effectuer un filtrage passe-bas avec une fréquence de coupure à 20 Hz pour tous les signaux impliqués. </li><li> Pour chaque participant: Calculer la transformée de Fourier discrète des accélérations enregistrées du CoM MATLAB Signal Processing Boîte à outils 7 et déterminer la fréquence moyenne de chargement lorsque la fréquence du pic dominant de l&#39;harmonique fondamentale dans le spectre obtenu. </li><li> Déterminer le temps entre deux événements quelconques nominalement identiques du cycle de charges en utilisant la méthode détaillée dans [3] ou l&#39;outil lc_timing de la boîte à outils MATLAB PediVib 8 <ol><li> Chargez le vecteur de données (lc_timing&gt; Load). </li><li> Spécifiez le taux d&#39;échantillonnage et d&#39;estimer la fréquence de chargement moyenne. Spécifiez la fenêtre de temps pertinente, si nécessaire. Enregistrez le calendrier identifié des événements nominalement identiques, à savoir, les cycles de charge (lc_timing&gt; Enregistrer). </li></ol></li><li> Calculer la fréquence moyenne de chargement comme l&#39;inverse du temps moyen entre les cycles de chargement ultérieurs (tels que définis dans le paragraphe 6.3). </li><li> Pour les expériences en laboratoire: Appliquer la procédure décrite au point 6.3 pour les deux forces de réaction au sol résultant et les accélérations enregistrées au CoM de chaque individu. Remarque: Cette étape sert de validation de la procédure appliquée pour les expériences in situ où les GRF ne peuvent pas être mesurés directement. Le procédé décrit dans [3] montre comment la vitesse de la variante de stimulation temporellepiéton peut être identifié en caractérisant la relation entre les accélérations enregistrées près de la CoM de l&#39;individu et les GRF conséquents. </li><li> Pour les expériences in situ: Appliquer la procédure décrite dans 6.3 pour les accélérations enregistrées au CoM de chaque individu. </li></ol> 7. Simulation et analyse de la réponse structurelle Remarque: Les étapes suivantes sont effectuées en utilisant MATLAB 7. La réponse structurelle est calculée en utilisant la boîte à outils PediVib, une boîte à outils MATLAB développé par les auteurs 8 (Figure 6): les forces induites par l&#39; homme sont déterminés par l&#39; application des modèles de charge généralisées de défini par Li et al 9 (marche) et Bachmann. et al. 1 (sauter, courir et le chargement du vandalisme), et le modèle structurel est formulé en modal coordonne 10. Le manuel d&#39;accompagnement comprend des didacticiels qui illustrent clairement lasuivant les étapes. <ol><li> Simulation de la réponse structurelle <ol><li> Définir les paramètres modaux de la structure de test: les fréquences naturelles, taux d&#39;amortissement modaux, déplacements modaux masse normalisée, les coordonnées des noeuds correspondants (PediVib&gt; paramètres structurels&gt; Nouveau). Contrôler visuellement les informations d&#39;entrée modale (PediVib&gt; paramètres structurels&gt; Voir). </li><li> Définir les caractéristiques du piéton et les charges induites correspondant: type de charge, le poids, la marche chemin / emplacement, fréquence de stimulation moyenne, le début de chaque cycle de charge (PediVib&gt; piéton simple&gt; Nouveau). Exécuter et enregistrer la réponse structurelle simulée pour les participants concernés. Contrôler visuellement les résultats (PediVib&gt; piétons Simple&gt; Voir). </li></ol></li><li> Calculer la réponse structurelle totale par superposition des réponses individuelles, à savoir la somme des vecteurs correspondants, et comparer le résultat avec la réponse structurelle mesurée,par exemple, en créant un chiffre qui affiche la réponse structurelle mesurée et simulée. </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.

Le mouvement humain et GRF résultant sont généralement identifiés par l&#39;application de plaques de force, tapis roulants ainsi que la technologie de capture de mouvement optique tels que Vicon 18 et CODA 19 instrumentés. L&#39;application de ces techniques est cependant limitée à l&#39;environnement de laboratoire. En réponse à cet inconvénient, le potentiel des techniques novatrices qui permettent la mesure du comportement «naturel» de la personne sur de nombreux cycles répétés e...

Guidés par l&#39;exigence économique de l&#39;efficacité et de la montée en puissance des (nouveaux) matériaux, les architectes et les ingénieurs repoussent les limites de construire toujours plus, des structures plus grands et plus légers. En règle générale, la lumière et les structures minces ont une ou plusieurs fréquences naturelles qui se trouvent dans le spectre dominant des activités humaines communes telles que la marche, la course ou le saut. Susceptible d&#39;être soumis à (quasi) excitation de résonance, ils sont souvent trop sensibles au mouvement humain, entraînant des vibrations parasites ou même nuisibles 1. Pour ces structures élancées et légères, l&#39;état de fonctionnement de vibration est une question de plus en plus préoccupant, ce qui constitue souvent l&#39;exigence de conception critique. Le mouvement humain et les forces de réaction du sol résultant (GRF) sont généralement expérimentalement identifiés dans des conditions de laboratoire. Actuellement, les concepteurs sont obligés de compter - ce que l&#39;on suppose être «conservateur» - l équivalentmodèles OAD, agrandies à partir de mesures de la force d&#39;une seule personne. Avec des conceptions régies par le dynamisme des densités élevées de la foule, une forte demande existe pour la vérification et le raffinement des modèles de charge actuellement disponibles. Le présent protocole utilise une inertie technique de suivi de mouvement 3D pour la caractérisation du mouvement naturel des piétons. On montre comment ces informations peuvent être utilisées pour définir la corrélation entre les piétons, ainsi que les charges induites correspondantes. Dans une étape ultérieure, le comportement des piétons caractérisé permet de simuler numériquement la réponse structurelle induite. Comparaison avec la réponse structurelle enregistrée permet de quantifier l&#39;effet de portées disparues phénomènes d&#39;interaction homme-structure, par exemple, l&#39;amortissement supplémentaire en raison de la présence des piétons. La méthodologie est illustrée pour des expériences à grande échelle sur une vraie passerelle où la réponse structurelle et le mouvement du nominalparticipants sont enregistrés simultanément.

<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

Pour mince et des structures légères, les vibrations maintenabilité est une question de plus en plus préoccupant, ce qui constitue souvent l&#39;exigence de conception critique. Avec des conceptions régies par la performance dynamique sous des charges induites par l&#39;homme, une forte demande existe pour la vérification et le raffinement des modèles de charge actuellement disponibles. La présente contribution utilise une inertie technique de suivi de mouvement 3D pour la caractérisation du comportement sur le terrain piéton. La technique est tout d&#39;abord testée dans des expériences de laboratoire à l&#39;enregistrement simultané des forces de réaction au sol correspondantes. Les expériences comprennent les personnes à pied, ainsi que les activités humaines rythmiques comme le saut et branlante. Il est montré que la requête enregistrée permet de déterminer le taux de l&#39;activité de stimulation variant dans le temps. Ensemble, avec le poids de la personne et l&#39;application de modèles de forces généralisées disponibles dans la littérature, la fréquence de stimulation identifié variant dans le temps permet de carboniseracterize les charges induites par l&#39;homme. En outre, la synchronisation temporelle parmi les trackers de mouvement sans fil permet d&#39;identifier le taux de synchronisation entre les participants. Par la suite, la technique est utilisée sur une véritable passerelle où les deux le mouvement des personnes et des vibrations structurales induites sont enregistrés. On montre comment le comportement caractérisé en ce champ piéton peut être appliquée pour simuler la réponse structurelle induite. Il est démontré que la stimulation in situ identifié et le taux de synchronisation constituent une contribution essentielle pour la simulation et la vérification des charges induites par l&#39; homme. Les principales applications potentielles de la méthodologie proposée sont l&#39;estimation des phénomènes d&#39;interaction homme-structure et le développement de modèles adaptés à la corrélation entre les piétons dans des conditions réelles de circulation.

Tout d&#39;abord, il est montré comment les accélérations enregistrées près de la CoM des individus peuvent être utilisés pour caractériser les GRF qui en découlent. Les résultats sont discutés ici pour une marche individuelle 3. Observations comparables entièrement sont faites lorsque les activités humaines rythmiques, à savoir, le saut et branlante, sont considérés. Figure 7A et 7B montrent que le spectre d&#39;ampli...

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

Un protocole est présenté pour la caractérisation du comportement des piétons sur le terrain et la simulation de la réponse structurelle résultant. Field-tests démontrent que la stimulation in situ identifié et le taux de synchronisation entre les participants constituent un apport essentiel pour la simulation et la vérification des charges induites par l&#39; homme.

Simulation des vibrations d&#39;origine humaine Basé sur l&#39;In-champ Piéton Comportement Caractérisé

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

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8.7K vues.  KU Leuven.  Un protocole est présenté pour la caractérisation du comportement des piétons sur le terrain et la simulation de la réponse structurelle résultant. Field-tests démontrent que la stimulation in situ identifié et le taux de synchronisation entre les participants constituent un apport essentiel pour la simulation et la vérification des charges induites par l' homme. 

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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, fabrication et caractérisation de THz Absorbeurs métamatériaux

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

Recherche

Ingénierie

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 de la différenciation planétaire Intérieur processus dans le laboratoire

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.

Laboratoire baisse Towers pour la simulation expérimentale de collisions poussière globales dans le système solaire précoce

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.

Selective Area Modification de la Silicon mouillabilité de surface par irradiation laser pulsé UV en milieu liquide

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.

Sur la base de connaissances Simulation Couverture de FE 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 ...

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.

Effet de courber sur les caractéristiques électriques des transistors à effet de champ à base de cristal flexible organique unique

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.

Comportement contre les adhérences préparation et haute température d’une Surface glissante sur acier inoxydable

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.

Etude de Siphon Breaker expérience et Simulation pour un réacteur de recherche

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.

Predicting catalyseur extrudat rupture basé sur le module de 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 ...

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.

Fabrication du capteur d’Image Flexible basé sur latérale Mikael Phototransistors

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