High-pressure deformation mechanism in scolecite: A combined computational-experimental study

Pressure-induced structural modifications in scolecite were studied by means of in situ synchrotron X-ray powder diffraction and density functional computations. The experimental cell parameters were refined up to 8.5 GPa. Discontinuities in the slope of the unit-cell parameters vs. pressure dependence were observed; as a consequence, an increase in the slope of the linear pressure-volume dependence is observed at about 6 GPa, suggesting an enhanced compressibility at higher pressures. Weakening and broadening of the diffraction peaks reveals increasing structural disorder with pressure, preventing refinement of the lattice parameters above 8.5 GPa. Diffraction patterns collected during decompression show that the disorder is irreversible. Atomic coordinates within unit cells of different dimensions were determined by means of Car-Parrinello simulations. The discontinuous rise in compressibility at about 6 GPa is reproduced by the computation, allowing us to attribute it to re-organization of the hydrogen bonding network, with the formation of water dimers. Moreover we found that, with increasing pressure, the tetrahedral chains parallel to c rotate along their elongation axis and display an increasing twisting along a direction perpendicular to c. At the same time, we observed the compression of the channels. We discuss the modification of the Ca polyhedra under pressure, and the increase in coordination number (from 4 to 5) of one of the two Al atoms, resulting from the approach of a water molecule. We speculate that this last transformation triggers the irreversible disordering of the system.

Design of asymmetrical RF and microwave bandpass filters by computer optimization

This paper presents an optimization-based approach to the design of asymmetrical filter structures having the maximum number of return- or insertion-loss ripples in the passband such as those based upon Chebyshev function prototypes. The proposed approach. has the following advantages over the general purpose optimization techniques adopted previously such as: less frequency sampling is required, optimization is carried out with respect to the Chebyshev (or minimax) criterion, the problem of local minima does not arise, and optimization is usually only required for the passband. When implemented around an accurate circuit simulation, the method can be used to include all the effects of discontinuities, junctions, fringing, etc. to reduce the amount of tuning required in the final filter. The design of asymmetrical ridged-waveguide bandpass filters is considered as an example. Measurements on a fabricated filter confirm the accuracy of the design procedure.

Six ways to leave unemployment

This paper uses a unique Portuguese dataset to examine the effect of access to unemployment benefits (UBs) and their maximum potential duration on escape rates from unemployment. In examining the time profile of transitions out of unemployment, the principal contributions of the paper are twofold. First, it provides a detailed state space of potential outcomes: open-ended employment, fixed-term contracts, part-time work, government-provided jobs, self employment, and labour force withdrawal. Second, it is able to exploit major exogenous discontinuities in the maximum duration of unemployment benefits to identify disincentive effects. While confirming strong disincentive effects, it is shown that use of an aggregate hazard function regression model compounds very different and even contradictory effects of the determinants of unemployment.

The Pontydian Performance:the performative layer

In this paper we reflect on the performer-instrument relationship by turning towards the thinking practices of the French philosopher Maurice Merleau-Ponty (1908-1961). Merleau-Ponty's phenomenological idea of the body as being at the centre of the world highlights an embodied position in the world and bestows significance onto the body as a whole, onto the body as a lived body. In order to better understand this two-way relationship of instrument and performer, we introduce the notion of the performative layer, which emerges through strategies for dealing with discontinuities, breakdowns and the unexpected in network performance.

The broad-scale distribution of five jellyfish species across a temperate coastal environment

Jellyfish (medusae) are sometimes the most noticeable and abundant members of coastal planktonic communities, yet ironically, this high conspicuousness is not reflected in our overall understanding of their spatial distributions across large expanses of water. Here, we set out to elucidate the spatial (and temporal) patterns for five jellyfish species (Phylum Cnidaria, Orders Rhizostomeae and Semaeostomeae) across the Irish & Celtic Seas, an extensive shelf-sea area at Europe's northwesterly margin encompassing several thousand square kilometers. Data were gathered using two independent methods: (1) surface-counts of jellyfish from ships of opportunity, and (2) regular shoreline surveys for stranding events over three consecutive years. Jellyfish species displayed distinct species-specific distributions, with an apparent segregation of some species. Furthermore, a different species composition was noticeable between the northern and southern parts of the study area. Most importantly, our data suggests that jellyfish distributions broadly reflect the major hydrographic regimes (and associated physical discontinuities) of the study area, with mixed water masses possibly acting as a trophic barrier or non-favourable environment for the successful growth and reproduction of jellyfish species.

Exploiting spatio-temporal constraints for robust 2D pose tracking

We present a Spatio-temporal 2D Models Framework (STMF) for 2D-Pose tracking. Space and time are discretized and a mixture of probabilistic "local models" is learnt associating 2D Shapes and 2D Stick Figures. Those spatio-temporal models generalize well for a particular viewpoint and state of the tracked action but some spatio-temporal discontinuities can appear along a sequence, as a direct consequence of the discretization. To overcome the problem, we propose to apply a Rao-Blackwellized Particle Filter (RBPF) in the 2D-Pose eigenspace, thus interpolating unseen data between view-based clusters. The fitness to the images of the predicted 2D-Poses is evaluated combining our STMF with spatio-temporal constraints. A robust, fast and smooth human motion tracker is obtained by tracking only the few most important dimensions of the state space and by refining deterministically with our STMF.

Betwixt spaces: Students’ accounts of turning point experiences in first-year transitions

'Not belonging' is becoming a prevalent theme within accounts of the first-year student experience at university. In this study the notion of not belonging is extended by assuming a more active role for the idea of liminality in a student's transition into the university environments of academic and student life. In doing so, the article suggests that the transition between one place (home) and another (university) can result in an 'in-between-ness' - a betwixt space. Through an interpretative methodology, the study explores how students begin to move from this betwixt space into feeling like fully-fledged members of university life. It is concluded that there is a wide range of turning points associated with the students' betwixt transition, which shapes, alters or indeed accentuates the ways in which they make meaningful connections with university life. Moreover, transitional turning point experiences reveal a cast of characters and symbolic objects; capture contrasting motivations and evolving relationships; display multiple trajectories of interpersonal tensions and conflicts; highlight discontinuities as well as continuities; and together, simultaneously liberate and constrain the students' transition into university life.

Analysis of Transonic Limit Cycle Oscillations under Uncertainty

For the computation of limit cycle oscillations (LCO) at transonic speeds, CFD is required to capture the nonlinear flow features present. The Harmonic Balance method provides an effective means for the computation of LCOs and this paper exploits its efficiency to investigate the impact of variability (both structural a nd aerodynamic) on the aeroelastic behaviour of a 2 dof aerofoil. A Harmonic Balance inviscid CFD solver is coupled with the structural equations and is validated against time marching analyses. Polynomial chaos expansions are employed for the stochastic investiga tion as a faster alternative to Monte Carlo analysis. Adaptive sampling is employed when discontinuities are present. Uncertainties in aerodynamic parameters are looked at first followed by the inclusion of structural variability. Results show the nonlinear effect of Mach number and it’s interaction with the structural parameters on supercritical LCOs. The bifurcation boundaries are well captured by the polynomial chaos.

Impact of composite ply continuity constraints on aerospace stiffened panel design

Considering the development of aerospace composite components, designing for reduced manufacturing layup cost and structural complexity is increasingly important. While the advantage of composite materials is the ability to tailor designs to various structural loads for minimum mass, the challenge is obtaining a design that is manufacturable and minimizes local ply incompatibility. The focus of the presented research is understanding how the relationships between mass, manufacturability and design complexity, under realistic loads and design requirements, can be affected by enforcing ply continuity in the design process. Presented are a series of sizing case studies on an upper wing cover, designed using conventional analyses and the tabular laminate design process. Introducing skin ply continuity constraints can generate skin designs with minimal ply discontinuities, fewer ply drops and larger ply areas than designs not constrained for continuity. However, the reduced design freedom associated with the addition of these constraints results in a weight penalty over the total wing cover. Perhaps more interestingly, when considering manual hand layup the reduced design complexity is not translated into a reduced recurring manufacturing cost. In contrast, heavier wing cover designs appear to take more time to layup regardless of the laminate design complexity. © 2012 AIAA.

Characterisation of Passive Intermodulation in Passive RF Devices with X-parameter

A novel approach to the modelling of passive intermodulation (PIM) generation in passive components with distributed weak nonlinearities is outlined. Based upon the formalism of X-parameters, it provides a unified framework for co-design of antenna beamforming networks, filters, combiners, phase shifters and other passive and active devices containing nonlinearities at RF front-end. The effects of discontinuities and complex circuit layouts can be efficiently evaluated with the aid of the equivalent networks of the canonical nonlinear elements. The main concepts are illustrated by examples of numerical simulations of PIM generation in the transmission lines and comparison with the measurement results.

A technique for reducing strain concentrations in FRP wrapped concrete columns

Existing studies have shown conclusively that the measured fibre reinforced polymer (FRP) rupture strain in FRP wrapped concrete columns is usually significantly smaller than the rupture strain obtained from flat coupon tests. One of the main causes for this phenomenon is the existence of geometrical discontinuities at both ends of the FRP sheets. This study proposes a new strengthening method in which continuous FRP spiral wrapping is used to eliminate strain concentrations due to the geometrical discontinuities and thus increase the FRP rupture strain at column failure. The effect of the spiral angle of FRP on the FRP rupture strain in FRP wrapped specimens was experimentally investigated. The test results indicate that the spiral wrapping with a small angle with respect to the column circumference can significantly increase the strain efficiency of FRP and thus enhance the axial compression capacity of the strengthened cylinders.

Passive Intermodulation in Distributed Circuits with Cascaded Discrete Nonlinearities

The principle aspects of passive intermodulation (PIM) characterisation in distributed printed circuits with cascaded lumped nonlinearities are presented. Mechanisms of PIM generations have been investigated experimentally and modelled using the formalism of X-parameters. The devised equivalent circuit models are applied to the analysis of microstrip lines with distributed and cascaded lumped sources of nonlinearity. The dynamic measurements have revealed that PIM generation rates in straight and meandered microstrip lines differ and significantly deviate from those expected for the respective discrete sources of nonlinearity. The obtained results indicate that multiple physical sources of nonlinearity contribute to PIM generation in printed circuits. Finally, it is demonstrated that the electrical discontinuities can have significant effect on the overall PIM response of the distributed passive circuits and cause PIM product leakage and parasitic coupling between isolated circuit elements.

Área metropolitana de Lisboa: descontinuidades, desenho e planeamento

O conceito de descontinuidade é abordado em função de valores associáveis à cidade num contexto de mudanças de paradigmas relacionados com o planeamento do território. O impacto que as descontinuidades têm na forma, estrutura e fronteiras urbanas é analisado recorrendo à Área Metropolitana de Lisboa como estudo de caso. Para abordar as descontinuidades, recorre-se à análise de tendências territoriais recentes, malhas e tecidos construídos e planos mais directamente relacionados com o desenho urbano. O trabalho empírico culmina com o aprofundamento do estudo de um território do interior da Península de Setúbal. Com os resultados desta investigação pretende-se articular tendências territoriais, territórios construídos e instrumentos de planeamento na definição do conceito de descontinuidade. Apresenta-se ainda como conclusão um modelo de intervenção com vista à resolução de descontinuidades. Esta conclusão pretende ser também um contributo, sob a forma de resposta, para a questão levantada por Federico Oliva, quando se interroga, a propósito da cidade de Milão, sobre o que resta dos planos na Cidade.

Microstructure design of Titanate-based electroceramics

Electrocerâmicos são uma classe de materiais avançados com propriedades eléctricas valiosas para aplicações. Estas propriedades são geralmente muito dependentes da microestrutura dos materiais. Portanto, o objectivo geral deste trabalho é investigar o desenho da resposta dieléctrica de filmes espessos obtidos por Deposição Electroforética (EPD) e cerâmicos monolíticos, através do controlo da evolução da microestrutura durante a sinterização de electrocerâmicos à base de titanatos. Aplicações sem fios na indústria microelectrónica e de comunicações, em rápido crescimento, tornaram-se um importante mercado para os fabricantes de semicondutores. Devido à constante necessidade de miniaturização, redução de custos e maior funcionalidade e integração, a tecnologia de filmes espessos está a tornar-se uma abordagem de processamento de materiais funcionais cada vez mais importante. Uma técnica adequada neste contexto é EPD. Os filmes espessos resultantes necessitam de um passo subsequente de sinterização que é afectada pelo substrato subjacente, tendo este um forte efeito sobre a evolução da microestrutura. Relacionado com a miniaturização e a discriminação do sinal, materiais dieléctricos usados como componentes operando a frequências das microondas em aplicações na industria microelectrónica de comunicações devem apresentar baixas perdas dieléctricas e elevadas permitividade dieléctrica e estabilidade com a temperatura. Materiais do sistema BaO-Ln2O3- TiO2 (BLnT: Ln = La ou Nd), como BaLa4Ti4O15 (BLT) e Ba4.5Nd9Ti18O54 (BNT), cumprem esses requisitos e são interessantes para aplicações, por exemplo, em estações de base para comunicações móveis ou em ressonadores para telefones móveis, onde a miniaturização dos dispositivos é muito importante. Por sua vez, o titanato de estrôncio (SrTiO3, STO) é um ferroeléctrico incipiente com constante dieléctrica elevada e baixas perdas, que encontra aplicação em, por exemplo, condensadores de camada interna, tirando partido de fronteiras de grão altamente resistivas. A dependência da permitividade dieléctrica do campo eléctrico aplicado torna este material muito interessante para aplicações em dispositivos de microondas sintonizáveis. Materiais à base de STO são também interessantes para aplicações termoeléctricas, que podem contribuir para a redução da actual dependência de combustíveis fósseis por meio da geração de energia a partir de calor desaproveitado. No entanto, as mesmas fronteiras de grão resistivas são um obstáculo relativamente à eficiência do STO para aplicações termoeléctricas. Para além do efeito do substrato durante a sinterização constrangida, outros factores, como a presença de fase líquida, a não-estequiometria ou a temperatura de sinterização, afectam significativamente não apenas a microestrutura dos materiais funcionais, mas também a sua resposta dieléctrica. Se adequadamente compreendidos, estes factores podem ser intencionalmente usados para desenhar a microestrutura dos electrocerâmicos e, desta forma, as suas propriedades dieléctricas. O efeito da não-estequiometria (razão Sr/Ti 0.995-1.02) no crescimento de grão e resposta dieléctrica de cerâmicos de STO foi investigado neste trabalho. A mobilidade das fronteiras de grão aumenta com a diminuição da razão Sr/Ti. A resistividade do interior dos grãos e das fronteiras de grão é sistematicamente diminuída em amostras não-estequiométricas de STO, em comparação com o material estequiométrico. O efeito é muito mais forte para as fronteiras de grão do que para o seu interior. Dependências sistemáticas da não-estequiometria foram também observadas relativamente à dependência da condutividade da temperatura (muito mais afectada no caso da contribuição das fronteiras de grão), à capacitância do interior e fronteiras de grão e à espessura das fronteiras de grão. Uma anomalia no crescimento de grão em cerâmicos de STO ricos em Ti foi também observada e sistematicamente analisada. Foram detectadas três descontinuidades na dependência do tipo Arrhenius do crescimento de grão relativamente à temperatura com diminuições no tamanho de grão a temperaturas em torno de 1500, 1550 e 1605 °C. Além disso, descontinuidades semelhantes foram também observadas na dependência da energia de activação relativamente à condutividade das fronteiras de grão e na espessura das fronteiras de grão, avaliadas por Espectroscopia de Impedância. Estas notáveis coincidências suportam fortemente a formação de diferentes complexos de fronteira de grão com transições entre os regimes de crescimento de grão observados, que podem ser correlacionados com diferentes mobilidades de fronteira de grão e propriedades dieléctricas. Um modelo é sugerido, que se baseia na diminuição da fase líquida localizada nas fronteiras de grão, como o aumento da temperatura de sinterização, um cenário compatível com um fenómeno de solubilidade retrógrada, observado anteriormente em metais e semicondutores, mas não em cerâmicos. A EPD de filmes espessos de STO em substratos de folha de Pt e a sinterização constrangida dos filmes fabricados foram também preliminarmente tratadas. Filmes espessos de STO foram depositados com êxito por EPD sobre substratos de Pt e, depois de sinterizados, atingiram densidades elevadas. Um aumento da densificação e do tamanho de grão assim como o alargamento da distribuição de tamanho do grão foram observados com a diminuição da razão Sr/Ti, tal como anteriormente observado em amostras cerâmicas. Grãos equiaxiados foram observados para todas as composições, mas um certo grau de anisotropia na orientação dos poros foi detectado: os poros revelaram uma orientação vertical preferencial. Este trabalho focou-se também na sinterização constrangida do sistema BLnT (Ln = La ou Nd), nomeadamente de filmes espessos de BLT e BNT sobre substratos de folha de platina, e na relação do desenvolvimento de anisotropia microestrutural com as propriedades dieléctricas. As observações durante a sinterização constrangida foram comparadas com cerâmicos monolíticos equivalentes sinterizados livremente. Filmes espessos de BLnT (Ln = La ou Nd) com elevada densidade foram obtidos por EPD e subsequente sinterização constrangida. A anisometria cristalográfica do material em conjunto com um passo de sinterização constrangida resultou em grãos alongados e microestruturas anisotrópicas. O efeito do stress do substrato durante a sinterização constrangida originou graus mais elevados de anisotropia (grãos e poros alongados e orientação preferencial, bem como textura cristalográfica) nos filmes sinterizados relativamente aos cerâmicos equivalentes sinterizados livremente, não obstante o estado equivalente das amostras em verde. A densificação dos filmes de BLnT (Ln = La ou Nd) é retardada em comparação com os cerâmicos, mas depois de longos tempos de sinterização densidades semelhantes são obtidas. No entanto, em oposição a observações na sinterização constrangida de outros sistemas, o crescimento do grão em filmes de BLnT (Ln = La ou Nd) é favorecido pelo constrangimento causado pelo substrato. Além disso, grãos e poros alongados orientados paralelamente ao substrato foram desenvolvidos durante a sinterização constrangida de filmes espessos. Verificou-se uma forte correlação entre a evolução de grãos e poros, que começou assim que o crescimento do grão se iniciou. Um efeito da tensão do substrato no aumento do crescimento de grão, bem como um forte “Zener pinning”, origina microestruturas altamente texturizadas, o que também é observado a nível cristalográfico. Efeitos marcantes da anisotropia microestrutural foram também detectados nas propriedades dieléctricas dos filmes de BLnT (Ln = La ou Nd). Juntamente com o aumento da razão de aspecto dos grãos, do factor de orientação e do grau de textura cristalográfica, a permitividade relativa é ligeiramente diminuída e o coeficiente de temperatura da permitividade evolui de negativo para positivo com o aumento do tempo isotérmico de sinterização. Este trabalho mostra que a não-estequiometria pode ser usada para controlar a mobilidade das fronteiras de grão e, portanto, desenhar a microestrutura e as propriedades dieléctricas de electrocerâmicos à base de STO, com ênfase nas propriedades das fronteiras de grão. O papel da não-estequiometria no STO e dos complexos de fronteira de grão no desenvolvimento microestrutural é discutido e novas oportunidades para desenhar as propriedades de materiais funcionais são abertas. As observações relativamente à sinterização constrangida apontam para o efeito de tensões mecânicas desenvolvidas devido ao substrato subjacente no desenvolvimento da microestrutura de materiais funcionais. É assim esperado que a escolha adequada de substrato permitia desenhar a microestrutura de filmes espessos funcionais com desempenho optimizado. “Stress Assisted Grain Growth” (SAGG) é então proposto como uma técnica potencial para desenhar a microestrutura de materiais funcionais, originando microestruturas anisotrópicas texturizadas com propriedades desejadas.