Name: simulation of human-induced vibrations based on the characterized in-field pedestrian behavior
Uploaded: 2016-04-13T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Simulation of Human-induced Vibrations Based on the Characterized In-field Pedestrian Behavior at JoVE.com

De experiment med gång individer utförs i samarbete med Rörlighet och hållning analyslaboratoriumet Leuven (mall) 25. Deras samarbete och stöd tacksamma.

Alla förfaranden godkändes av etisk kommitté universitetssjukhuset i KU Leuven och varje ämne gav ett skriftligt informerat samtycke före deltagande. 1. 3D Motion Tracking: Konfiguration och datainsamling <ol><li> Se till att de individuella sensorerna är fulladdade (Figur 1A). Detta steg tar ca en timme, men kan utföras på dagarna före de faktiska måtten. Följ tillverkarens laddnings protokoll. </li><li> MT Manager - Datainsamling 2: <ol><li> Aktiver...

<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>

Den mänskliga rörelse och resulterande GRF identifieras vanligen genom tillämpning av kraftplattor, instrumenterade löpband samt optisk motion capture-teknik såsom Vicon 18 och CODA 19. Tillämpningen av dessa tekniker är emellertid begränsade till laboratoriemiljön. Som svar på denna nackdel, är för närvarande undersökte potentialen av innovativa tekniker som tillåter mätning av &quot;naturliga&quot; person beteende under många upprepade och oavbruten cyklerna 20. Altern...

Driven av den ekonomiska efterfrågan på effektivitet och den ökande styrkan av (nya) material, arkitekter och ingenjörer vidga gränserna för att bygga allt längre, högre och lättare konstruktioner. Typiskt, ljus och slanka konstruktioner har en eller flera fysiska frekvenser som ligger inom den dominerande spektrum av vanliga mänskliga aktiviteter såsom promenader, löpning eller hoppar. Sannolikt att bli föremål för (när-) resonansexcitering, är de ofta felaktigt svarar på mänsklig rörelse, vilket resulterar i störande eller skadliga vibrationer 1. För dessa slanka och lättviktskonstruktioner, är vibrationsservicevänlighet en fråga om växande oro, ofta utgör den kritiska kravet design. Den mänskliga rörelser och de resulterande markreaktionskrafter (GRF) vanligen experimentellt identifieras i laboratoriemiljö. För närvarande är designers tvingas förlita sig på - vad som antas vara &quot;konservativa&quot; - motsvarande lOAD modeller förstorade från enstaka personer kraftmätningar. Med design styrs av den dynamiska prestanda under hög publiktäthet, finns en stark efterfrågan för kontroll och förfining av de för närvarande tillgängliga belastningsmodeller. Det nuvarande protokollet utnyttjar en 3D tröghets motion tracking teknik för karakterisering av naturliga rörelser för fotgängare. Det visas hur denna information kan användas för att definiera korrelationen bland fotgängare liksom de motsvarande inducerade laster. I ett efterföljande steg är karakteriserade fotgängare beteende som används för att numeriskt simulera inducerade strukturella svar. Jämförelse med den registrerade strukturell respons gör det möjligt att kvantifiera effekten av oredovisade människa Samverkan byggnad fenomen, t ex den extra dämpning på grund av närvaron av fotgängare. Metodiken illustreras för fullskaleförsök på en riktig gångbro där strukturella respons och rörelse pargarna registreras samtidigt.

<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

För smal och lättviktskonstruktioner, är vibrationer servicevänlighet en fråga om växande oro, ofta utgör den kritiska kravet design. Med design styrs av den dynamiska prestanda under mänskliga-inducerad laster, finns en stark efterfrågan för kontroll och förfining över annonser för belastningsmodeller. Föreliggande bidrag använder en 3D tröghets motion tracking teknik för karakteriseringen av den in-fältet fotgängare beteende. Tekniken är först testas i laboratorieförsök med samtidig registrering av motsvarande markreaktionskrafter. Experimenten inkluderar promenader personer samt rytmiska mänskliga aktiviteter såsom hoppning och guppande. Det visas att det registrerade rörelse gör det möjligt att identifiera den tidsvarianta stimuleringsfrekvensen av aktiviteten. Tillsammans med vikten av personen och tillämpning av allmänna kraft modeller finns tillgängliga i litteraturen, kan den identifierade tidsvariant stimuleringsfrekvensen till characterize lasterna mänskliga-inducerad. Dessutom, tidssynkronisering mellan de trådlösa rörelse trackers tillåter identifiera synkroniseringsfrekvensen bland deltagarna. Därefter är den teknik som används på en riktig gångbro där både rörelsen av personer och de inducerade strukturella vibrationerna registreras. Det visas hur kännetecknad av-fältet fotgängare beteende kan appliceras för att simulera den inducerade strukturella svar. Det är visat att in situ identifierade stimuleringsfrekvens och synkronisering ränta utgör en väsentlig förutsättning för simulering och verifiering av lasterna mänskliga-inducerad. De viktigaste potentiella tillämpningar av föreslagna metoden är uppskattningen av människo Samverkan byggnad fenomen och utveckling av lämpliga modeller för korrelationen mellan fotgängare i verkliga trafikförhållanden.

Först visas det hur accelerationer registrerade nära CoM av individerna kan användas för att karakterisera de därav GRF. Resultaten diskuteras här för en walking individ 3. Helt jämförbara observationer görs när rytmiska mänskliga aktiviteter, det vill säga, hoppa och guppande, beaktas. Figur 7A och 7B visar att amplituden spektrum av de kontinuerliga vertikala fot krafter och motsvarande accelerationsnivåer som registre...

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

Ett protokoll presenteras för karakterisering av in-området fotgängare beteende och simulering av den resulterande strukturella svar. Fälttester visar att in situ identifierade stimuleringsfrekvens och synkronisering talet bland deltagarna utgör en väsentlig förutsättning för simulering och verifiering av lasterna mänskliga-inducerad.

Simulering av människan orsakade vibrationer Baserat på kännetecknat av fältet Fotgängare Beteende

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

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Engineering

Physics

Mechanical Engineering

Unit 1

Kinetics of a Particle: Force and Acceleration

Motion Along a Straight Line

SCIENTISTS IN ACTION

Simulation, Fabrication and Characterization of THz Metamaterial Absorbers

Simulering, tillverkning och karakterisering av THz metamaterial Absorbenter

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

Simulation of the Planetary Interior Differentiation Processes in the Laboratory

Simulering av Planet Inredning differentieringsprocesser i laboratoriet

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

Laboratorie Drop Towers för experimentell simulering av Dust-aggregerade kollisioner i tidig solsystemet

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

Selektiv Area Ändring av Silicon ytvätbarhet av pulsad UV laserstrålning i flytande miljö

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

Kunskapsbaserad Cloud FE Simulering av plåtformningsprocesser

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

Effekt av Bock på de elektriska egenskaperna hos Flexibel Organic Single Crystal-baserade fälteffekttransistorer

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

Förberedelse och hög temperatur anti vidhäftning beteende av en hal yta på rostfritt stål

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

Studie med sifon Breaker Experiment och simuleringar för en forskningsreaktor

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

Att förutse katalysator Extrudate brott baserat på modulusen av brista

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

Tillverkning av flexibla bildsensor baserat på laterala ANNALENA Phototransistors

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