Effect of rolling on dissipation in fault gouges

Sliding and rolling are two outstanding deformation modes in granular media. The first one induces frictional dissipation whereas the latter one involves deformation with negligible resistance. Using numerical simulations on two-dimensional shear cells, we investigate the effect of the grain rotation on the energy dissipation and the strength of granular materials under quasistatic shear deformation. Rolling and sliding are quantified in terms of the so-called Cosserat rotations. The observed spontaneous formation of vorticity cells and clusters of rotating bearings may provide an explanation for the long standing heat flow paradox of earthquake dynamics.

The lattice solid model to simulate the physics of rocks and earthquakes: Incorporation of friction

The particle-based lattice solid model developed to study the physics of rocks and the nonlinear dynamics of earthquakes is refined by incorporating intrinsic friction between particles. The model provides a means for studying the causes of seismic wave attenuation, as well as frictional heat generation, fault zone evolution, and localisation phenomena. A modified velocity-Verlat scheme that allows friction to be precisely modelled is developed. This is a difficult computational problem given that a discontinuity must be accurately simulated by the numerical approach (i.e., the transition from static to dynamical frictional behaviour). This is achieved using a half time step integration scheme. At each half time step, a nonlinear system is solved to compute the static frictional forces and states of touching particle-pairs. Improved efficiency is achieved by adaptively adjusting the time step increment, depending on the particle velocities in the system. The total energy is calculated and verified to remain constant to a high precision during simulations. Numerical experiments show that the model can be applied to the study of earthquake dynamics, the stick-slip instability, heat generation, and fault zone evolution. Such experiments may lead to a conclusive resolution of the heat flow paradox and improved understanding of earthquake precursory phenomena and dynamics. (C) 1999 Academic Press.

Space efficient quantile summary for constrained sliding windows on a data stream

In many online applications, we need to maintain quantile statistics for a sliding window on a data stream. The sliding windows in natural form are defined as the most recent N data items. In this paper, we study the problem of estimating quantiles over other types of sliding windows. We present a uniform framework to process quantile queries for time constrained and filter based sliding windows. Our algorithm makes one pass on the data stream and maintains an E-approximate summary. It uses O((1)/(epsilon2) log(2) epsilonN) space where N is the number of data items in the window. We extend this framework to further process generalized constrained sliding window queries and proved that our technique is applicable for flexible window settings. Our performance study indicates that the space required in practice is much less than the given theoretical bound and the algorithm supports high speed data streams.

ANÁLISE COMPARATIVA DOS NÍVEIS DE ATRITO EM BRÁQUETES CONVENCIONAIS E AUTOLIGADOS

O atrito existente entre bráquetes e os fios ortodônticos é um fator importante a ser considerado quanto à eficiência do tratamento ortodôntico nas mecânicas de deslize. Em função disto, sempre se procurou maneiras de se diminuir os níveis de atrito durante a aplicação deste tipo de mecânica. Com o surgimento dos bráquetes autoligados, observou-se que uma das características principais destes dispositivos seria uma redução dos níveis de atrito entre os bráquetes e fios, e com isso poderia se obter um movimento de deslizamento eficiente com a aplicação de forças menores, quando comparado com o uso de bráquetes que tenham sistemas de amarração convencionais. O propósito deste trabalho foi comparar, por meio de ensaios laboratoriais, os níveis de atrito estático de um bráquete autoligado estético, de um bráquete autoligado metálico e dois tipos de bráquetes convencionais metálicos, com a utilização de fios ortodônticos de diferentes ligas, secção e diâmetros, para determinar quais bráquetes apresentam os menores coeficientes de atrito, em situações sem angulação, em angulações de primeira ordem e angulações de segunda ordem entre os diferentes fios e bráquetes. Os resultados demonstraram que os bráquetes autoligados apresentaram um atrito estático significativamente mais baixo nas situações onde não existiu angulação entre o fio e o bráquete e quando se utilizou fios de calibres menores e com material mais flexível, quando comparados com os bráquetes convencionais. O bráquete autoligado metálico apresentou maior atrito, semelhante aos bráquetes convencionais, com o uso dos fios de maior calibre, nas situações sem angulação. O bráquete autoligado metálico apresentou maior atrito estático que os bráquetes convencionais, nas situações de angulação, com o uso dos fios de maior calibre

COMPARAÇÃO DO ATRITO IN VITRO EM BRAQUETES ESTÉTICOS CONVENCIONAIS E AUTOLIGADOS

O objetivo do presente estudo consistiu em comparar in vitro o atrito produzido por braquetes estéticos, convencionais e autoligados quando inseridos fios retangulares de aço inoxidável de diferentes dimensões, nas angulações de zero e três graus entre os braquetes. Foram utilizados 120 braquetes de 6 marcas comerciais (Gemini, Clarity convencional, Transcend, Inspire, Clarity autoligado, Damon autoligado), sendo 20 braquetes de cada marca comercial. Para os ensaios laboratoriais, foram colados dois pares de braquetes de cada marca comercial em uma placa metálica, com uma angulação de zero e três graus entre os braquetes. Foram empregados os fios retangulares de aço inoxidável 0,017 x 0,025 , 0,019 x 0,025 e 0,021 x0,025 em uma máquina de ensaios universal Instron . Para a comparação entre os braquetes nos diferentes fios e angulações, foi utilizada a análise de variância e o teste de Tukey (p<0,05). Os resultados demonstraram que na angulação de zero grau, os braquetes autoligados apresentaram menor atrito em relação aos convencionais em todos os fios avaliados, sendo que, o braquete Clarity autoligado apresentou menor atrito estatisticamente significante que o Damon, exceto no fio 0,021 x 0,025 , em que ambos os braquetes autoligados apresentaram atrito estatisticamente semelhante. O braquete Inspire demonstrou o maior atrito em relação aos demais braquetes nos fios 0,019 x0,025 e 0,021 x0,025 . Na angulação de três graus, observou-se resultados semelhantes aos braquetes posicionados sem angulação comparando os braquetes autoligados em relação aos convencionais. Contudo, verificou-se que o atrito entre os braquetes convencionais ocorreu em ordem crescente sendo braquetes Gemini, Clarity convencional, Transcend e Inspire. Pôde-se concluir que a angulação entre os braquetes aumenta consideravelmente o atrito. Além disso, em ambas as angulações, os braquetes autoligados demonstraram menor atrito em relação aos convencionais, sendo que o braquete Clarity autoligado promoveu menor atrito que o Damon estético, exceto no fio 0,021 x 0,025 .(AU)

Mild wear in dry and lubricated sliding systems

A vertical pin on horizontal disc machine has been used to conduct a series of experiments in air under dry and lubricating sliding conditions. For dry sliding low load and speed combinations were chosen to correspond to the mild wear region below the Welsh T1 transition. Lubricated tests were conducted under flooded conditions using Esso Technical White Oil alone and with a 0.1% stearic acid additive, for load and speed ranges that produced substantial amounts of asperity contact and thus a boundary lubricated regime of wear. The test material in all cases was AISI 52100 steel, for unlubricated sliding subjected to loads from 5 to 50 N and a range of speeds from 10-3 to 1.0 ms-1, and for lubricated sliding loads of 50 to 123 N and for speeds of 10-2 to 1.0 ms-1. Unlubricated wear debris was found to be a mixture of -Fe_2O_3 and -Fe. Unlubricated wear was found to occur via a thin film logarithmic oxide growth followed by agglomeration into thicker oxide plateaux 2 to 10 m in thickness. Lubricated wear occurred via thick film diffusion controlled oxide growth producing homogeneous oxide plateaux 0.1 to 0.2 m in thickness. X-ray photoelectron spectroscopy identified the presence of a surface film on pins worn in White Oil with stearic acid, which is thought to be iron stearate. A model has been developed for unlubricated wear based upon the postulated growth of thin film oxides by a logarithmic rate law. The importance of sliding geometry and environment to the dominant wear mechanism has been illustrated.