Elastomeerien kesto viherlipeäkäsittelyissä

Työssä on tutkittu eri kumilaatujen soveltuvuutta viherlipeäympäristöön laboratoriomittausten avulla. Kumia tultaisiin käyttämään viherlipeälinjan letkuventtiilissä. Suomalaisista sellutehtaista saaduista viherlipeänäytteistä mitattiin alkali- ja vierasainepitoisuudet. Kumitestauksissa viherlipeässä pyrittiin selvittämään kumien kesto prosessiolosuhteita vastaavissa olosuhteissa. Kumit asetettiin kuumaan viherlipeään jännitettynä ja pidettiin siinä kolme vuorokautta. Kumista tutkittavia ominaisuuksia olivat kumin massan muutos, kovuus, vetolujuus sekä murtovenymä. Kolmen vuorokauden testien tulosten perusteella valittiin kolme kumilaatua tuhannen tunnin kestotestiin, joissa seurattiin kumin massan käyttäytymistä sekä kumin pitkäaikaisen altistamisen viherlipeässä vaikutusta lujuusominaisuuksiin. Kokeissa havaittiin osan testatuista kumeista sitovan viherlipeää itseensä, mikä aiheuttaisi viherlipeän pääsyn letkun vahvikkeisiin ja aiheuttaisi letkun hajoamisen. Osa kumeista kului kemiallisesti, mikä taas aiheuttaisi letkun rasitustilanteissa repeämiä letkun pinnassa ja lopulta letkun hajoamisen. Kuitenkin suuressa osassa testatuissa kumimateriaaleissa ei ollut suuria massanmuutoksia. Tällöin lujuusmittaukset kertoivat muilta osin kumin kestosta. Muutamilla kumeilla massanmuutokset olivat alhaisia, mutta lujuusarvot olivat romahtaneet. Kuitenkin laboratoriomittausten tulosten perusteella pystyttiin löytämään kumimateriaali, joka kestäisi paremmin viherlipeäprosessissa kuin teollisuudessa käytössä ollut kumimateriaali. Kuitenkin lopullinen varmuus tästä voidaan saada teollisuudessa tehtyjen testausten avulla.

Ruuvipurkaimen väsymistarkastelu

Ruuvipurkaimen väsymismitoituksen hankalin vaihe on oikeiden kuormien määrittäminen. Tässä työssä laskettiin ruuvipurkaimen väsymisikä kenttämittauksissa saatujen kuormien perusteella. Laskentaan käytettiin nimellisjännitysten menetelmää, Hot-Spot-menetelmää, murtumismekaniikkaa ja paikallisen venymän menetelmää. Purkaimen ruuviputken hitsit käsitellään koneviilaamalla. Kirjallisuudesta etsittiin koetuloksia koneviilatuille kappaleille ja niiden pohjalta laskettiin ehdotus suunnitteluväsymisrajaksi käytettäväksi koneviilatuille T-liitoksille ruuvipurkaimien suunnittelussa. Väsymisrajaksi saatiin 95MPa, kun huomioitiin koekappaleiden koko tilastollisin menetelmin.

Komposiittivaipan moderni optimisuunnittelu ja toteutus

Tavoitteena tällä tutkimuksella on soveltaa modernin optimisuunnittelun keinoja komposiittimuovisen nestesäiliön lieriömäisen vaipparakenteen suunnittelemiseksi optimaalisen tyydyttäviksi valmistustekniikan ja kustannusten kannalta. Kuormituksia on kahdenlaisia. Säiliön sisällä on neste, joka tuottaa hydrostaattisen painekuorman ja järjestelmään kytketty puhallin tuottaa ulkoisen ylipaineen. Säiliöt ovat pystysäiliöitä ja ne tukeutuvat alustaan suoran pohjalaatan avulla. FEM- malleissa kuoren alaosat ovat jäykästi kiinnitettyjä ja yläosissa säteensuuntaiset siirtymät ovat estettyjä. Materiaaleiksi kuoreen on valittu kahdella eri menetelmällä lujitetut komposiittimateriaalit. Kantavan kerroksen toimintona on kantaa kuormat. Sulkukerros toimii korroosiosuojana ja sen lujuus on kantavaa kerrosta pienempi. Keinoina käytetään ensin innovatiivista suunnittelua optimaalisten lähtövaihtoehtojen ideoimiseksi ja valitsemiseksi jatkokehittelyä varten. Tavoitteena on asiakkaan tyytyväisyyden maksimointi huomioiden tuotteen kustannukset ja kesto. Yhtenä suunnittelun keinona on käytetty kuoriteoriaa ja komposiittien materiaalimalleja. Kestoehtoina on sovellettu komposiiteille soveltuvia kriteerejä. Toisena keinona käytetään FEM-laskentaa. Elementtityypiksi on valittu kaksiulotteinen kuorielementti, jossa on ortotrooppisen ainemallin mukaiset materiaaliominaisuudet. Jännitystuloksien merkittävyys keston kannalta selvitettiin Tsai-Hillin kriteerillä. Tuloksina saatiin ensin innovoitua rakenteelle kaksi päävaihtoehtoa, joita alettiin optimoida. Valitussa ratkaisussa on huomioitu kokonaisuus ja eri yksityiskohdat, kuten paino, jäykisteet kustannustehokkuus, valmistusnopeus, laatu, hävikit, päästöt, lujuus ja kilpailukykyinen myyntihinta. Yhteenvetona voidaan todeta, että käytetyt keinot ovat hyvin tehokkaita ja niillä voidaan suunnitella ja toteuttaa komposiittirakenteita, jotka tyydyttävät optimaalisesti loppukäyttäjän teknis- taloudelliset vaatimukset. Lisäksi tulokset osoittavat, että standardin ja FEM-laskennan ennustukset ovat lähellä toisiaan sylinterimäisillä kuoriosilla, mutta standardit suosittavat suurempia mittoja itse jäykisteille.

Neck Muscle Function and Adolescent Headache

Muscular function of the neck region may be of importance for the etiology of headache, especially of tension-type headache. However, very few data exist on the association of neck muscle function with different types of headache in adolescents. The main aim of the study was to examine the association of neck muscle function with adolescent headache. The associations between leisure time activities, endurance strength of the upper extremities (UE endurance) and mobility of the neck-shoulder region and adolescent headache were studied. In addition, the associations of force production, EMG/force ratio, co-activation and fatigue characteristics, and cross-sectional area (CSA) of neck muscles with adolescent headache were studied. The study is part of a population-based cohort study of 12-year-old children with and without headache. The study had five phases (years 1998-2003). At the age of 13 years, a sample of 183 adolescents (183/311) participated in endurance strength and mobility measurements of the neck-shoulder region. In addition, the type and level of physical and other leisure activity were elicited with open and structured questions. At the age of 17 years, a random sample of 89 adolescents (89/202) participated in force and EMG measurements of the neck-shoulder muscles. In addition, at the age of 17 years, a sample of 65 adolescents (65/89) participated in CSA measurements of the neck muscles. At the age of 13 years, intensive participation in overall sports activity was associated with migraine. Frequent computer use was associated both with migraine and tension-type headache. The type of sports or other leisure activity classified them on the basis of body loading was not associated with headache type. In girls, low UE endurance of both sides, and low cervical rotation of the dominant side, were associated with tension-type headache, and low UE endurance of non-dominant side with migraine. In boys, no associations occurred between UE endurance and mobility variables and headache types. At the age of 17 years, in girls, high EMG/force ratios between the EMG of the left agonist sternocleidomastoid muscle (SCM) and maximal neck flexion and neck rotation force to the right side as well as high co-activation of right antagonist cervical erector spinae (CES) muscles during maximal neck flexion force were associated with migraine-type headache. In girls, neck force production was not associated with headache types but low left shoulder flexion force was associated with tension-type headache. In boys, no associations were found between EMG and force variables and headache. Increased SCM muscles fatigue of both sides was associated with tension-type headache. In boys, the small CSA of the right SCM muscle and, in girls, of combined right SCM and scalenus muscles was associated with tension-type headache. Similarly, in boys, the large CSA of the right SCM muscle, of the combined right SCM and scalenus muscles, of the left semispinalis capitis muscle, of the combined left semispinalis and splenius muscles was associated with migraine. No other differences in the CSA of neck flexion or extension muscles were found. Differences in the neuromucular function of the neck-shoulder muscles were associated with adolescent headache, especially in girls. Differences in the cross-sectional area of unilateral neck muscles were associated with headache, especially in boys. Differences in the neuromuscular function and in the cross-sectional area of the neck muscles also occurred between different types of headache. It remains to be established whether the findings are primary or secondary to adolescent migraine and tension headache. Keywords: adolescent, cross-sectional area, electromyography, endurance strength, fatigue, force, headache, leisure time activity, migraine, mobility, neck muscles, tension-type headache

Avoimen AMR-palvelualustan tiedonsiirtomenetelmien selvitys ja analyysi

Sähköenergiamittareiden etälukuun (AMR) siirtyminen on kasvanut Suomessa, kuten muissakin Euroopan maissa viime vuosina merkittävästi. Tavoitteena on, että vuonna 2014 80 % kaikista Suomen sähköenergiamittareista olisi etäluettavia ja rekisteröisivät tunnittaiset kulutustiedot. AMR-tekniikan avulla voidaan toteuttaa myös muita palveluja kulutustietojen rekisteröinnin lisäksi. AMR-mittareiden etäluenta ja niiden kautta siirrettävät signaalit vaativat mittareilta tiedonsiirtotapoja. Työssä tarkastellaan TeliaSoneran AMR-palvelualustan ominaisuuksia ja arkkitehtuuria. Selvitetään AMR-mittareiden toiminnallisia vaatimuksia ja mahdollisia tiedonsiirtotapoja mittareiden ja etäluentajärjestelmän välillä. Arvioidaan näiden selvitysten perusteella ja myös kustannusten kannalta eri tiedonsiirtomenetelmien soveltuvuutta eri ympäristöihin. Lisäksi suoritetaan arviointi ja käytännön laboratoriotestauksia valitulle sähköverkkoa tiedonsiirrossa hyödyntävälle AMR-mittarille. Tavoitteena on selvittää ja analysoida vertailtavan mittarin yhteensopivuutta TeliaSoneran päätelaitteiden ja AMR-palvelualustan kanssa. Analysoidaan näiden tarkasteltavien mittareiden ominaisuuksia ja elinkaarta. Laboratoriotesteillä selvitetään myös tarkasteltavien sähköverkkotiedonsiirto AMRmittareiden häiriösietoisuutta verkossa esiintyviä häiriöitä vastaan. Näiden pohjalta tehdään johtopäätökset ja suositukset.

The Regulation of Skeletal and Cardiac Muscle Blood Flow in Humans. Studies by positron emission tomography with special reference to exercise, adenosine and nitric oxide

Virtually every cell and organ in the human body is dependent on a proper oxygen supply. This is taken care of by the cardiovascular system that supplies tissues with oxygen precisely according to their metabolic needs. Physical exercise is one of the most demanding challenges the human circulatory system can face. During exercise skeletal muscle blood flow can easily increase some 20-fold and its proper distribution to and within muscles is of importance for optimal oxygen delivery. The local regulation of skeletal muscle blood flow during exercise remains little understood, but adenosine and nitric oxide may take part in this process. In addition to acute exercise, long-term vigorous physical conditioning also induces changes in the cardiovasculature, which leads to improved maximal physical performance. The changes are largely central, such as structural and functional changes in the heart. The function and reserve of the heart’s own vasculature can be studied by adenosine infusion, which according to animal studies evokes vasodilation via it’s a_2A receptors. This has, however, never been addressed in humans in vivo and also studies in endurance athletes have shown inconsistent results regarding the effects of sport training on myocardial blood flow. This study was performed on healthy young adults and endurance athletes and local skeletal and cardiac muscle blod flow was measured by positron emission tomography. In the heart, myocardial blood flow reserve and adenosine A_2A receptor density, and in skeletal muscle, oxygen extraction and consumption was also measured. The role of adenosine in the control of skeletal muscle blood flow during exercise, and its vasodilator effects, were addressed by infusing competitive inhibitors and adenosine into the femoral artery. The formation of skeletal muscle nitric oxide was also inhibited by a drug, with and without prostanoid blockade. As a result and conclusion, it can be said that skeletal muscle blood flow heterogeneity decreases with increasing exercise intensity most likely due to increased vascular unit recruitment, but exercise hyperemia is a very complex phenomenon that cannot be mimicked by pharmacological infusions, and no single regulator factor (e.g. adenosine or nitric oxide) accounts for a significant part of exercise-induced muscle hyperemia. However, in the present study it was observed for the first time in humans that nitric oxide is not only important regulator of the basal level of muscle blood flow, but also oxygen consumption, and together with prostanoids affects muscle blood flow and oxygen consumption during exercise. Finally, even vigorous endurance training does not seem to lead to supranormal myocardial blood flow reserve, and also other receptors than A_2A mediate the vasodilator effects of adenosine. In respect to cardiac work, atheletes heart seems to be luxuriously perfused at rest, which may result from reduced oxygen extraction or impaired efficiency due to pronouncedly enhanced myocardial mass developed to excel in strenuous exercise.

Bonding of Composite Resin to Alumina and Zirconia Ceramics with Special Emphasis on Surface Conditioning and Use of Coupling Agents

Dental oxide ceramics have been inspired by their biocompability and mechanical properties which have made durable all-ceramic structures possible. Clinical longevity of the prosthetic structures is dependent on effective bonding with luting cements. As the initial shear bond strength values can be comparable with several materials and procedures, long-term durability is affected by ageing. Aims of the current study were: to measure the shear bond strength of resin composite-to-ceramics and to evaluate the longevity of the bond; to analyze factors affecting the bond, with special emphasis on: the form of silicatization of the ceramic surface; form of silanization; type of resin primer and the effect of the type of the resin composite luting cement; the effect of ageing in water was studied regarding its effect to the endurance of the bond. Ceramic substrates were alumina and yttrium stabilized zirconia. Ceramic conditioning methods included tribochemical silicatization and use of two silane couplings agents. A commercial silane primer was used as a control silane. Various combinations of conditioning methods, primers and resin cements were tested. Bond strengths were measured by shear bond strength method. The longevity of the bond was generally studied by thermocycling the materials in water. Additionally, in one of the studies thermal cycling was compared with long-term water storaging. Results were analysed statistically with ANOVA and Weibull analysis. Tribochemical treatment utilizing air pressure of 150 kPa resulted shear bond strengths of 11.2 MPa to 18.4 MPa and air pressure of 450 kPa 18.2 MPa to 30.5 MPa, respectively. Thermocycling of 8000 cycles or four years water storaging both decreased shear bond strength values to a range of 3.8 MPa to 7.2 MPa whereas initial situation varied from 16.8. Mpa to 23.0 MPa. The silane used in studies had no statistical significance. The use of primers without 10-MDP resulted spontaneous debonding during thermocycling or shear bond strengths below 5 MPa. As conclusion, the results showed superior long-term bonding with primers containing 10-MDP. Silicatization with silanizing showed improved initial shear bond strength values which considerably decreased with ageing in water. Thermal cycling and water storing for up to four years played the major role in reduction of bond strength, which could be due to thermal fatigue of the bonding interface and hydrolytic degradation of the silane coupled interface.

Investigation of the fatigue performance of welded duplex stainless steel

Diplomityössä tutkitaan hitsatun duplex-teräksen, laatu: EN 1.4462 (Outokumpu laatu 2205) väsymislujuutta. Tutkimusmetodologia noudattaa sekä kokeellisia että laskennallisia menetelmiä. Kokeelliset menetelmät sisältävät hitsatun teräksen väsytystestaukset laboratoriossa, hitsausten jälkikäsittelyt (HiFIT) sekä perusaineelle ja hitseille tehtävät metallurgiset tutkimukset. Väsytyskokeista saatavia tuloksia verrataan kansainvälisen hitsausinstituutin (IIW) vahvistamiin rakennekohtaisiin standardeihin sekä kirjallisuudessa esiintyviin tutkimustuloksiin. Laskennalliset menetelmät sisältävät vertailulaskelmia tehollisen lovijännityksen (ENS) menetelmää hyödyntäen. Tehollisen lovijännityksen menetelmässä liitoksissa vaikuttavat teholliset lovijännitykset selvitetään elementtimenetelmän (FEM) avulla. Tulokset vahvistavat, että hitsauksella ja hitsausten jälkikäsittelyllä on suuri merkitys rakenteen kestoikään. Suurin osa väsytyskokeiden tuloksista osoitti parempia väsymiskestävyyden arvoja kuin rakennekohtaiset standardit, mutta liitosten liitosvirheiden todettiin heikentävän väsytyskestävyyttä. Jälkikäsittelyiden todettiin parantavan liitosten väsymiskestävyyden tuloksia ja todettiin tulosten olevan hyödynnettävissä mitoituksessa.