Stress intensity factor of wood from crack-tip displacement fields obtained from digital image processing

Abstract

Thinning intensity and growth of mixed spruce-birch stands on drained peatlands in Finland

Abstract

Timing and intensity of precommercial thinning and their effects on the first commercial thinning in Scots pine stands

Abstract

In-line Monitoring of Precipitation Process using Raman Spectroscopy and ATR-FTIR

Polymorfian jatkuva seuranta saostuksessa on hyödyllistä suunnittelun ja kidetuotteen ominaisuuksien sekä kiteytystä seuraavan jatkoprosessoinnin kannalta. Tässä diplomityössä on tutkittu L-glutamiinihapon kahden (- ja ß) polymorfimuodon liukoisuuden riippuvuutta pH:sta ja lämpötilasta.Tulokseksi saatiin, että kummankin polymorfin liukoisuus kasvoi sekä pH:ta ettälämpötilaa kasvatettaessa. ¿¿muodon liukoisuus oli korkeampi kuin ß-muodon liukoisuus valituilla pH-arvoilla eri lämpötiloissa. Lisäksi seurattiin puolipanostoimisen saostuksen aikana 1-litraisella laboratoriokiteyttimellä muodostuvan kiteisen polymorfiseoksen koostumusta hyödyntäen in-line Raman-spektroskopiaa. Myös liuoksen pH-muutosta seurattiin sekä liuoksen koostumusta ATR FTIR-spektroskopian (Attenuated Total Reflection Fourier Transform Infrared Spectrometer) avulla. Tutkittavina muuttujina olivat mm. sekoitusintensiteetti, sekoitintyyppi, reaktanttien (natriumglutamaatti ja rikkihappo) konsentraatiot sekä syötetyn rikkihapon syöttökohta kiteyttimessä. Työhön sisältyi 36 koetta ja osa kokeista toistettiin tulosten oikeellisuuden tarkistamiseksi. Inline-mittaustulosten verifioimiseksi kidenäytteet analysoitiin myös käyttämällä konfokaali Raman-mikroskooppia. Kidemorfologiaa tutkittiin SEM-kuvien (Scanning Eletronic Microscope) avulla. Työ osoitti, että Raman-spektroskopia on joustava ja luotettava menetelmä saostusprosessin jatkuvaan seurantaan L-glutamiinihapolla. Alhaiset lähtöainepitoisuudet tuottivat pääasiassa ¿¿muotoa, kun taas alhainen sekoitusteho edisti ß-muodon muodostumista. Syöttökohta vaikutti merkittävästi polymorfiaan. Kun rikkihapon syöttökohta oli epäideaalisesti sekoitetulla vyöhykkeellä, nousi ylikylläisyystaso korkeaksi ja päätuote oli tällöin ß-muotoa. 6-lapainen vinolapaturbiini (nousukulma 45o) ja 6-lapainen levyturbiini eivät merkittävästi poikenneet toisistaan muodostuvien polymorfien osalta.

Mobile robot localization using sonar ranging and wlan intensity maps

 Main goal of this thesis was to implement a localization system which uses sonars and WLAN intensity maps to localize an indoor mobile robot. A probabilistic localization method, Monte Carlo Localization is used in localization. Also the theory behind probabilistic localization is explained. Two main problems in mobile robotics, path tracking and global localization, are solved in this thesis. Implemented system can achieve acceptable performance in path tracking. Global localization using WLAN received signal strength information is shown to provide good results, which can be used to localize the robot accurately, but also some bad results, which are no use when trying to localize the robot to the correct place. Main goal of solving ambiguity in office like environment is achieved in many test cases.

The Dynamics of Force Fluctuations in Shear Granular Flows

Tämän työn tavoitteena oli tutkia rakeisen materiaalin kinematiikkaa ja rakentaa koelaitteisto rakeisen materiaalin leikkausjännitysvirtauksien tutkimiseen. Kokeellisessa osassa on keskitytty sisäisiin voimaheilahteluihin ja niiden ymmärtämiseen. Teoriaosassa on käyty läpi rakeisen materiaalin yleisiä ominaisuuksia ja lisäksi on esitetty kaksi eri tapaa mallintaa fysikaalisien ominaisuuksien heilahteluja rakeisessa materiaalissa. Nämä kaksi esitettyä mallinnusmenetelmää ovat skalaarinen q-malli ja simulointi. Skalaarinen q-malli määrittelee jokaiseen yksittäiseen rakeeseen kohdistuvan jännityksen, rakeen ollessa osa 2- tai 3-dimensionaalista asetelmaa. Tämän mallin perusidea on kuvata jännityksien epähomogeenisuutta, joka johtuu rakeiden satunnaisasettelusta. Simulointimallinnus perustuu event-driven algoritmiin, missä systeemin dynamiikkaa kuvataan yksittäisillä partikkelien törmäyksillä. Törmäyksien vaiheet ratkaistiin käyttämällä liikemääräyhtälöitä ja restituution määritelmää. Teoriaosuudessa käytiin vielä pieniltä osin läpi syitä jännitysheilahteluihin ja rakeisen materiaalin lukkiintumiseen. Tutkimuslaitteistolla tutkittiin rakeisen materiaalin käyttäytymistä rengasmaisessa leikkausjännitysvirtauksessa. Tutkimusosuuden päätavoitteena oli mitata partikkelien kosketuksista ja törmäyksistä johtuvia hetkellisiä voimaheilahteluja rengastilavuuden pohjalta. Rakeisena materiaalina tutkimuksessa käytettiin teräskuulia. Jännityssignaali ajan funktiona osoittaa suurta heilahtelua, joka voi olla jopa kertalukua keskiarvosta suurempaa. Tällainen suuren amplitudin omaava heilahtelu on merkittävä haittapuoli yleisesti rakeisissa materiaaleissa käytettyjen jatkuvuusmallien kanssa. Tällainen heilahtelu tekee käytetyt jatkuvuusmallit epäpäteviksi. Yleisellä tasolla jännityksien todennäköisyysjakauma on yhtäpitävä skalaarisen q-mallin tuloksien kanssa. Molemmissa tapauksissa todennäköisyysjakaumalla on eksponentiaalinen muoto.

Kuumalanka-anemometri virtausmittauksissa

Tässä työssä selostetaan kuumalanka-anemometrin käyttö virtausmittauksissa. Kuumalanka-anemometrilla saadaan mitattua virtausnopeuden ja -suunnan lisäksi nopeusheilahteluja. Mittaustaajuus on tyypillisesti useita kymmeniä tuhansia mittauksia sekunnissa ja signaali on jatkuva. Nykytekniikalla pystytään helposti tallentamaan mittauslaitteistolta saatu viesti tietokoneelle ja muuntamaan se nopeudeksi. Hetkellisten nopeuksien avulla voidaan laskea turbulenttisen virtauksen ominaisuuksia, kuten turbulenssin intensiteetti ja spektri. Kuumalanka-anemometrissa lämmitetään sähköisesti ohutta lankaa, joka on mitattavassa virtauksessa. Langan sähköteho on suunnilleen yhtäsuuri kuin langasta konvektiolla siirtyvä lämpöteho. Tällöin on teoreettisesti mahdollista laskea virtausnopeus lämpötehosta lämmönsiirtokorrelaatioilla. Käytännössä laitteisto joudutaan kuitenkin erikseen kalibroimaan, mutta sähkötehon teoreettista riippuvuutta konvektiosta käytetään hyväksi. Kuumalangan lämmitettävä osuus on tyypillisesti halkaisijaltaan 5 µm ja pituudeltaan noin 1 mm. Sitä käytetään pääasiassa kaasuvirtausten mittaamiseen ja valtaosassa mittauksissa virtausaineena on ilma. Kuumalanka voi olla toteutettu kuumakalvotekniikalla, jossa halkaisijaltaan noin 50 - 70 µm paksuinen kuitu on päällystetty ohuella sähköä johtavalla kalvolla. Kuumakalvoanturin ei tarvitse olla muodoltaan sylinterimäinen, se voi olla mm. kartiomainen tai kiilamainen. Erikoispäällystetyllä kuumakalvoanturilla on mahdollista mitata myös nestevirtauksia. Mitattaessa kaasuvirtauksia kuumakalvon etuna on selvästi parempi kestävyys verrattuna kuumalankaan. Nimitystä kuumalanka-anemometri käytetään yleisesti molemmista anturityypeistä Tämän työn alussa käsitellään sylinterin yli tapahtuvaan virtaukseen liittyvää virtausmekaniikkaa ja lämmönsiirtoa. Anemometrin sähköinen osa, laitteisto ja sen kalibrointi käydään läpi. Langan suuntariippuvuuden laskentaan esitetään tarvittavat yhtälöt. Työssä esitellään kolme laitteistolla tehtyä perusmittausta: anturin kohtauskulman muuttaminen, pyörähdyssymmerisen suihkun nopeuskenttä ja tuulitunnelin rajakerros. Lisäksi esitellään yksi käytännöllinen ja vaativampi mittaus, jossa on mitattu nopeusprofiili radiaalikompressorin diffuusorin loppuosassa.

Development of Color Difference Equations Matching to Human Vision System

Research on color difference evaluation has been active in recent thirty years. Several color difference formulas were developed for industrial applications. The aims of this thesis are to develop the color density which is denoted by comb g and to propose the color density based chromaticity difference formulas. Color density is derived from the discrimination ellipse parameters and color positions in the xy , xyY and CIELAB color spaces, and the color based chromaticity difference formulas are compared with the line element formulas and CIE 2000 color difference formulas. As a result of the thesis, color density represents the perceived color difference accurately, and it could be used to characterize a color by the attribute of perceived color difference from this color.

Asiakasohjautuvan hitsaavan tilauskonepajan keinoja suhdannevaihteluiden vaikutuksen tasaamiseksi

Tämän diplomityön tarkoituksena on löytää hitsaavan asiakasohjautuvan tilauskonepajan käyttöön keinoja, joiden avulla on mahdollista tasata suhdannevaihteluiden vaikutusta yrityksen toimintaan. Korkea- ja matalasuhdanteen välistä eroa pyritään yksittäisen yrityksen osalta kaventamaan, vähentämään laskusuhdanteen vaikutuksia yritykseen ja parantamaan yrityksen valmiuksia noususuhdanteeseen siirryttäessä. Tämän työn tarkoituksen saavuttamiseksi tarkastelussa on keskitytty yrityksen tuottavuuteen, kannattavuuteen ja kustannustehokkuuteen. Tarkastelu on rajattu yksittäis- ja piensarjatuotantoon ja siinä tyypillisimmin käytössä oleviin kaarihitsausmenetelmiin. Teoreettinen tarkastelu on perustunut kirjallisuuteen ja oman työuran aikaisiin havaintoihin. Tarkastelua on täydennetty kolmen yrityksen toimitusjohtajan avoimella haastattelulla. Soveltuvina keinoina on löydetty asiakasohjautuvalle tilauskonepajalle yleisesti soveltuvia toimenpiteitä ja erikseen asiakasohjautuvan tilauskonepajan hitsaukseen soveltuvia toimenpiteitä. Löydetyillä yleisillä toimenpiteillä vaikutetaan erityisesti tuotannon sitoman pääoman määrään, toimitusvarmuuteen ja asiakassuhteen muotoon sekä niissä tapahtuviin muutoksiin. Hitsaukseen liittyvillä toimenpiteillä vaikutetaan pääasiassa tekijöihin, joiden avulla hitsaustyön määrää tuotteen valmistuksessa voidaan vähentää, tuotteen hitsaustyöhön kuluvaa aikaa voidaan pienentää ja hitsaustyötä voidaan helpottaa ja keventää.

Distribution and role of macrophytes in coastal lagoons : implications of critical shifts

Crossroads, crucibles and refuges are three words that may describe natural coastal lagoon environments. The words refer to the complex mix of marine and terrestrial influences, prolonged dilution due to the semi-enclosed nature and the function of a habitat for highly diverse plant and animal communities, some of which are endangered. To attain a realistic picture of the present situation, high vulnerability to anthropogenic impact should be added to the description. As the sea floor in coastal lagoons is usually entirely photic, macrophyte primary production is accentuated compared with open sea environments. There is, however, a lack of proper knowledge on the importance of vegetation for the general functioning of coastal lagoon ecosystems. The aim of this thesis is to assess the role of macrophyte diversity, cover and species identity over temporal and spatial scales for lagoon functions, and to determine which steering factors primarily restrict the qualitative and quantitative composition of vegetation in coastal lagoons. The results are linked to patterns of related trophic levels and the indicative potential of vegetation for assessment of general conditions in coastal lagoons is evaluated. This thesis includes five field studies conducted in flads and glo-flads in the brackish water northern Baltic Sea. Flads and glo-flads are defined as a Baltic variety of coastal lagoons, which due to an inlet threshold and post-glacial landuplift slowly will be isolated from the open sea. This process shrinks inlet size, increases exposure and water retention, and is called habitat isolation. The studied coastal lagoons are situated in the archipelago areas of the eastern coast of Sweden, the Åland Islands and the south-west mainland of Finland, where land-uplift amounts to ca. 5 mm/ per year. Out of 400 evaluated sites, a total of 70 lagoons varying in inlet size, archipelago position and anthropogenic influence to cover for essential environmental variation were chosen for further inventory. Vegetation composition, cover and richness were measured together with several hydrographic and morphometric variables in the lagoons both seasonally and inter-annually to cover for general regional, local and temporal patterns influencing lagoon and vegetation development. On smaller species-level scale, the effects of macrophyte species identity and richness for the fish habitat function were studied by examining the influence of plant interaction on juvenile fish diversity. Thus, the active election of plant monoand polycultures by fish and the diversity of fish in the respective culture were examined and related to plant height and water depth. The lagoons and vegetation composition were found to experience a regime shift initiated by increased habitat isolation along with land-uplift. Vegetation composition altered, richness decreased and cover increased forming a less isolated and more isolated regime, named the vascular plant regime and charophyte regime, respectively according to the dominant vegetation. As total phosphorus in the water, turbidity and the impact of regional influences decreased in parallel, the dominance of charophytes and increasing cover seemed to buffer and stabilize conditions in the charophyte regime and indicated an increased functional role of vegetation for the lagoon ecosystem. The regime pattern was unaffected by geographical differences, while strong anthropogenic impact seemed to distort the pattern due to loss of especially Chara tomentosa L. in the charophyte regime. The regimes were further found unperturbed by short-time temporal fluctuations. In fact the seasonal and inter-annual dynamics reinforced the functional difference between the regimes by the increasing role of vegetation along habitat isolation and the resemblance to lake environments for the charophyte regime. For instance, greater total phosphorus and chlorophyll a concentrations in the water in the beginning of the season in the charophyte regime compared with the vascular plant regime presented a steeper reduction to even lower values than in the vascular plant regime along the season. Despite a regional importance and positive relationship of macrophyte diversity in relation to trophic diversity, species identity was underlined in the results of this thesis, especially with decreasing spatial scale. This result was supported partly by the increased role of charophytes in the functioning of the charophyte regime, but even more explicitly by the species-specific preference of juvenile fish for tall macrophyte monocultures. On a smaller species-level scale, tall plant species in monoculture seemed to be able to increase their length, indicating that negative selection forms preferred habitat structures, which increase fish diversity. This negative relationship between plant and fish diversity suggest a shift in diversity patterns among trohic levels on smaller scale. Thus, as diversity patterns seem complex and diverge among spatial scales, it might be ambiguous to extend the understanding of diversity relationships from one trophic level to the other. All together, the regime shift described here presents similarities to the regime development in marine lagoon environments and shallow lakes subjected to nutrient enrichment. However, due to nutrient buffering by vegetation with increased isolation and water retention as a consequence of the inlet threshold, the development seems opposite to the course along an eutrophication gradient described in marine lagoons lacking an inlet threshold, where the role of vegetation decreases. Thus, the results imply devastating consequences of inlet dredging (decreasing isolation) in terms of vegetation loss and nutrient release, and call for increased conservational supervision. Especially the red listed charophytes would suffer negatively from such interference and the consequences are likely to also deteriorate juvenile fish production. The fact that a new species to Finland, Chara connivens Salzm. Ex. Braun 1835 was discovered during this study further indicates a potential of the lagoons serving as refuges for rare species.

The cultural dimension in focus : promoting awareness of diversity and respect for difference in a Finland-Swedish EFL classroom

This study addresses the role of EFL education, its potential and shortcomings, and the challenges the future of EFL education will bring. It is argued that new societal demands and the limited time we have at our disposal in the classroom make it necessary to rethink goals and content and move away from the transmissionof limited sets of facts and information to helping students develop awareness and competences that can be applied in many different situations, also in a perspective of lifelong learning. The overall aim of the current study is to problematize and increase understanding of the implementation of cultural aspects in the language classroom by addressing the interrelated what, why and how of the cultural dimension within EFL education. This has been conducted by means of theoretical explorations into the area, alongside an attempt at promoting intercultural competence (IC) in a more systematic and insightful manner within my own educational praxis. The focus of the intercultural work in the classroom was on the promotion of awareness of difference and diversity, as well as respect for such difference through the ability to decenter from cultural norms and behavior that previously have been taken for granted. These are two elements that have been suggested as fundamental for other work with IC in the classroom and for the realization of important aspects of the underlying values of basic education. In the context of this study, IC comprises several interconnected components supportingeach other in a variety of ways, with the further aim being interaction with and respect for difference in general, not only concerning e.g. representatives ofcertain English-speaking communities. The methodology was informed by action research, with myself in the role of the teacher-researcher or the reflective practitioner. For the purpose of the project I was authorized to take on the EFL education for the three years of upper comprehensive school of one random class of students originally assigned to one of the language teachers of the selected Finland-Swedish school. Thus, the class of 17 students was not specifically chosen for the project, and the aims and contents chosen for the development project were placed within the framework of the ordinary curriculum. By exploring the students¿ insights concerning different English-speaking cultural groups, mainly through a set of questionnaires, it was possible to outline the work with the cultural dimension in the classroom for the following three years. Work progress was evaluated at specific stages, and the final project evaluations were conducted through individual student interviews in grade 9. The interviews were focused on possible development of students¿ insights concerning different aspects of the cultural dimension. In particular this concerned awareness of difference and diversity, including modification of stereotypes, as well as the ability to decenterin order to be better able to respect such difference. I also explored students¿ awareness and views of the activities and approaches used in class, as well asaffordances both inside and outside the EFL classroom in relation to these intended insights. A further focus area was the perceived relevance to students of different aspects of the cultural dimension. The frameworks and approaches adopted for the work in the classroom all have in common that they are based on a constructivist framework, where knowledge is constructed and reconstructed through interaction with one¿s social and cultural environment, including interaction with others. Reflective processes precede or are simultaneous with the learning of basic factual knowledge. This entails a view of learning as a progression from simple to more complex models rather than as a progression from facts to understanding and analysis. Here, the development of intercultural competence is seen asa cyclical process, or along a spiral curriculum, from simple to more complex levels through a combination of cognitive, affective and behavioral elements within a framework of experiential learning. This project has shown one possible wayforward concerning the development of intercultural competence within EFL education through a more systematic and comprehensive approach regarding linguistic and cultural aspects. The evaluation of the educational process explored in the study suggests the possibilities for work with the promotion of awareness of difference and diversity concerning some specific context that, based on students¿ prior knowledge and preconceptions, would benefit from further work. In this case, the specific context primarily concerned different aspects of both cultural and linguistic conditions in the UK. It is also suggested that many students developed the ability to decenter, described in the study as integral to being able to respect otherness. What still remains to be explored are more individualized approaches considering students¿ different levels of departure. Further work alsoneeds to be put into how to apply insights gained in these specific situations to more general contexts. It is also necessary to explore the use of the suggested approaches in a wider range of different contexts.