Effect of strain rate on the high-temperature low-cycle fatigue properties of a nimonic PE-16 superalloy

Strain-rate effects on the low-cycle fatigue (LCF) behavior of a NIMONIC PE-16 superalloy have been evaluated in the temperature range of 523 to 923 K. Total-strain-controlled fatigue tests were per-formed at a strain amplitude of +/-0.6 pct on samples possessing two different prior microstructures: microstructure A, in the solution-annealed condition (free of gamma' and carbides); and microstructure B, in a double-aged condition with gamma' of 18-nm diameter and M23C6 carbides. The cyclic stress response behavior of the alloy was found to depend on the prior microstructure, testing temperature, and strain rate. A softening regime was found to be associated with shearing of ordered gamma' that were either formed during testing or present in the prior microstructure. Various manifestations of dynamic strain aging (DSA) included negative strain rate-stress response, serrations on the stress-strain hysteresis loops, and increased work-hardening rate. The calculated activation energy matched well with that for self-diffusion of Al and Ti in the matrix. Fatigue life increased with an increase in strain rate from 3 x 10(-5) to 3 x 10(-3) s-1, but decreased with further increases in strain rate. At 723 and 823 K and low strain rates, DSA influenced the deformation and fracture behavior of the alloy. Dynamic strain aging increased the strain localization in planar slip bands, and impingement of these bands caused internal grain-boundary cracks and reduced fatigue life. However, at 923 K and low strain rates, fatigue crack initiation and propagation were accelerated by high-temperature oxidation, and the reduced fatigue life was attributed to oxidation-fatigue interaction. Fatigue life was maximum at the intermediate strain rates, where strain localization was lower. Strain localization as a function of strain rate and temperature was quantified by optical and scanning electron microscopy and correlated with fatigue life.

Low cycle fatigue behaviour of a nitrogen modified 316L stainless steel at 823 K

Strain controlled low cycle fatigue tests on solution annealed nitrogen modified 316L stainless steel have been conducted in air at 823 K to ascertain the influence of strain rate and strain amplitude. Effect of strain rate was examined from 3x10(-5) s(-1) to 3 x 10(-2) at a fixed strain amplitude of +/- 0.6%. The influence of strain amplitude was evaluated between +/- 0.25 % and +/- 1.0% at a constant strain rate of 3x10(-3) s(-1). The cyclic stress response at all testing conditions is characterized by an initial hardening followed by saturation. Serrated flow, a characteristic feature of dynamic strain ageing (DSA) was seen at strain rates lower than 3x10(-3) s(-1). Fatigue life was found to decrease with decrease in strain rate. The reduction in fatigue resistance is attributed mainly to the detrimental effects associated with DSA.

DESIGN OF AN EXPERIMENTAL TEST FACILITY FOR SUPERCRITICAL CO2 BRAYTON CYCLE

A supercritical CO2 test facility is currently being developed at Indian Institute of Science, Bangalore, India to analyze the performance of a closed loop Brayton cycle for concentrated solar power (CSP) generation. The loop has been designed for an external heat input of 20 kW a pressure range of 75-135 bar, flow rate of 11 kg/min, and a maximum cycle temperature of 525 degrees C. The operation of the loop and the various parametric tests planned to be performed are discussed in this paper The paper addresses various aspects of the loop design with emphasis on design of various components such as regenerator and expansion device. The regenerator design is critical due to sharp property variations in CO2 occurring during the heat exchange process between the hot and cold streams. Two types of heat exchanger configurations 1) tube-in-tube (TITHE) and 2) printed circuit heat exchanger (PCHE) are analyzed and compared. A PCHE is found to be similar to 5 times compact compared to a TITHE for identical heat transfer and pressure drops. The expansion device is being custom designed to achieve the desired pressure drop for a range of operating temperatures. It is found that capillary of 5.5 mm inner diameter and similar to 2 meter length is sufficient to achieve a pressure drop from 130 to 75 bar at a maximum cycle temperature of 525 degrees C.

Design and Operation of A 5.5 MWe Biomass Integrated Gasification Combined Cycle Demonstration Plant

The design and operation of a 5.5 MWe biomass integrated gasification combined cycle (IGCC) demonstration plant, which is located in Xinghua, Jiangsu Province of China, are introduced. It is the largest complete biomass gasification power plant that uses rice husk and other agricultural wastes as fuel in Asia. It mainly consists of a 20 MWt atmospheric circulating fluidized-bed gasifier, a gas-purifying system, 10 sets of 450 kW(e) gas engines, a waste heat boiler, a 1.5 MWe steam turbine, a wastewater treatment system, etc. The demonstration plant has been operating since the end of 2005, and its overall efficiency reaches 26-28%. Its capital cost is less than 1200 USD/kW, and its running cost is about 0.079 USD/kWh based on the biomass price of 35.7 USD/ton. There is a 20% increment on capital cost and 35% decrease on the fuel consumption compared to that of a 1 MW system without a combined cycle. Because only part of the project has been performed, many of the tests still remain and, accordingly, must be reported at a later opportunity.

Investigation of high cycle and Very-High-Cycle Fatigue behaviors for a structural steel with smooth and notched specimens

The high cycle and Very-High-Cycle Fatigue (VHCF) properties of a structural steel with smooth and notched specimens were studied by employing a rotary bending machine with frequency of 52.5 Hz. For smooth specimens, VHCF failure did occur at fatigue cycles of 7.1 x 10(8) with the related S-N curve of stepwise tendency. Scanning Electron Microscopy (SEM) was used for the observations of the fracture surfaces It shows that for smooth specimens the crack origination is surface mode in the failure regime of less than 10(7) cycles While at VHCF regime, the material failed from the nonmetallic inclusion lies in the interior of material, leading to the formation of fisheye pattern. The dimensions of crack initiation region were measured and discussed with respect to the number of cycles to failure. The mechanism analysis by means of low temperature fracture technique shows that the nonmetallic inclusion in the interior of specimen tends to debond from surrounding matrix and form a crack. The crack propagates and results to the final failure. The stress intensity factor and fatigue strength were calculated to investigate the crack initiation properties. VHCF study on the notched specimens shows that the obtained S-N curve decreases continuously. SEM analysis reveals that multiple crack origins are dominant on specimen surface and that fatigue crack tends to initiate from the surface of the specimen. Based on the fatigue tests and observations, a model of crack initiation was used to describe the transition of fatigue initiation site from subsurface to surface for smooth and notched specimens. The model reveals the influences of load, grain size, inclusion size and surface notch on the crack initiation transition. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved

Influence of blood donation on O-2 uptake on-kinetics, peak O-2 uptake and time to exhaustion during severe-intensity cycle exercise in humans

Thatcher, Rhys, et al., 'Influence of blood donation on O-2 uptake on-kinetics, peak O-2 uptake and time to exhaustion during severe-intensity cycle exercise in humans', Experimental Physiology (2006) 91(3) pp.499-509 RAE2008

Microstructure evolution in CLAM steel under low cycle fatigue

In the process of room-temperature low cycle fatigue, the China Low Activation Martensitic steel exhibits at the beginning cyclic hardening and then continuous cyclic softening. The grain size decreased and the martensitic lath transformed to cells/subgrains after the tests. The subgrains increase in size with increasing strain amplitude.

Low cycle fatigue properties of CLAM steel at 823 K

China Low Activation Martensitic (CLAM) steel is considered to be the main candidate material for the first wall components of future fusion reactors in China. In this paper, the low cycle fatigue (LCF) behavior of CLAM steel is studied under fully reversed tension–compression loading at 823 K in air. Total strain amplitude was controlled from 0.14% to 1.8% with a constant strain rate of 2.4×10−3 s−1. The corresponding plastic strain amplitude ranged from 0.023% to 1.613%. The CLAM steel displayed continuous softening to failure at 823 K. The relationship between strain, stress and fatigue life was obtained using the parameters obtained from fatigue tests. The LCF properties of CLAM steel at 823 K followed Coffin–Manson relationship. Furthermore, irregular serration was observed on the stress–strain hysteresis loops of CLAM steel tested with the total strain amplitude of 0.45–1.8%, which was attributed to the dynamic strain aging (DSA) effect. During continuous cyclic deformation, the microstructure and precipitate distribution of CLAM steel changed gradually. Many tempered martensitic laths were decomposed into subgrains, and the size and number of M23C6 carbide and MX carbonitride precipitates decreased with the increase of total strain amplitude. The response cyclic stress promoted the recovery of martensitic lath, while the thermal activation mainly played an important role on the growth of precipitates in CLAM steel at 823 K. In order to have a better understanding of high-temperature LCF behavior, the potential mechanisms controlling stress–strain response, DSA phenomenon and microstructure changes have also been evaluated.

Caractérisation de Cks1, régulateur du cycle cellulaire, dans le cancer épithélial de l'ovaire

Le cancer épithélial de l’ovaire est le cancer gynécologique le plus létal. La survie à 5 ans est de 30-40% chez les patientes atteintes d’une tumeur invasive(TOV), comparativement à 95% chez les patientes diagnostiquées pour une tumeur à faible potentiel de malignité (LMP). Au laboratoire, l’analyse de l’expression des gènes de la micropuce à ADN HuFL d’Affymetrix a révélé que Cks1 est un gène dont l’expression varie entre les tumeurs LMP et TOV. En effet, ce régulateur du cycle cellulaire est surexprimé dans les tumeurs TOV par rapport aux tumeurs LMP. Nous avons donc déplété Cks1 dans des lignées cellulaires tumorales invasives du cancer de l’ovaire dérivées au laboratoire, soit la TOV112D et la TOV1946, en utilisant des shRNAs sous le contrôle d’un répresseur inductible à la tétracycline. Puis, nous avons dérivé des clones stables inductibles à la tétracycline. Les résultats obtenus nous indiquent que la déplétion de Cks1 n’a pas d’effet sur la prolifération et la migration cellulaires, ni sur la formation de structures tridimensionnelles in vitro. Ainsi, nous pouvons conclure que Cks1 ne joue pas un rôle clé dans la progression tumorale par rapport aux paramètres testés. Or, des études supplémentaires seraient nécessaires pour expliquer les différences biologiques observées entre les deux types de tumeurs étudiées, et justifier cette variation observée de l’expression de Cks1.

Le développement d’une séquence d’enseignement/apprentissage basée sur l’histoire de la numération pour des élèves du troisième cycle du primaire

Notre contexte pratique — nous enseignons à des élèves doués de cinquième année suivant le programme international — a grandement influencé la présente recherche. En effet, le Programme primaire international (Organisation du Baccalauréat International, 2007) propose un enseignement par thèmes transdisciplinaires, dont un s’intitulant Où nous nous situons dans l’espace et le temps. Aussi, nos élèves sont tenus de suivre le Programme de formation de l’école québécoise (MÉLS Ministère de l'Éducation du Loisir et du Sport, 2001) avec le développement, notamment, de la compétence Résoudre une situation-problème et l’introduction d’une nouveauté : les repères culturels. Après une revue de la littérature, l’histoire des mathématiques nous semble tout indiquée. Toutefois, il existe peu de ressources pédagogiques pour les enseignants du primaire. Nous proposons donc d’en créer, nous appuyant sur l’approche constructiviste, approche prônée par nos deux programmes d’études (OBI et MÉLS). Nous relevons donc les avantages à intégrer l’histoire des mathématiques pour les élèves (intérêt et motivation accrus, changement dans leur façon de percevoir les mathématiques et amélioration de leurs apprentissages et de leur compréhension des mathématiques). Nous soulignons également les difficultés à introduire une approche historique à l’enseignement des mathématiques et proposons diverses façons de le faire. Puis, les concepts mathématiques à l’étude, à savoir l’arithmétique, et la numération, sont définis et nous voyons leur importance dans le programme de mathématiques du primaire. Nous décrivons ensuite les six systèmes de numération retenus (sumérien, égyptien, babylonien, chinois, romain et maya) ainsi que notre système actuel : le système indo-arabe. Enfin, nous abordons les difficultés que certaines pratiques des enseignants ou des manuels scolaires posent aux élèves en numération. Nous situons ensuite notre étude au sein de la recherche en sciences de l’éducation en nous attardant à la recherche appliquée ou dite pédagogique et plus particulièrement aux apports des recherches menées par des praticiens (un rapprochement entre la recherche et la pratique, une amélioration de l’enseignement et/ou de l’apprentissage, une réflexion de l’intérieur sur la pratique enseignante et une meilleure connaissance du milieu). Aussi, nous exposons les risques de biais qu’il est possible de rencontrer dans une recherche pédagogique, et ce, pour mieux les éviter. Nous enchaînons avec une description de nos outils de collecte de données et rappelons les exigences de la rigueur scientifique. Ce n’est qu’ensuite que nous décrivons notre séquence d’enseignement/apprentissage en détaillant chacune des activités. Ces activités consistent notamment à découvrir comment différents systèmes de numération fonctionnent (à l’aide de feuilles de travail et de notations anciennes), puis comment ces mêmes peuples effectuaient leurs additions et leurs soustractions et finalement, comment ils effectuaient les multiplications et les divisions. Enfin, nous analysons nos données à partir de notre journal de bord quotidien bonifié par les enregistrements vidéo, les affiches des élèves, les réponses aux tests de compréhension et au questionnaire d’appréciation. Notre étude nous amène à conclure à la pertinence de cette séquence pour notre milieu : l’intérêt et la motivation suscités, la perception des mathématiques et les apprentissages réalisés. Nous revenons également sur le constructivisme et une dimension non prévue : le développement de la communication mathématique.

Motivation scolaire et adaptation psychosociale d'élèves du secondaire scolarisés en classe de prolongation de cycle

Depuis la mise en place de la réforme, il y a plus de dix ans, les directions d’établissement sont tenues de trouver des solutions alternatives au redoublement, afin d’aider les élèves en difficulté à rattraper leur retard. C’est afin de répondre à cet impératif que la classe de prolongation de cycle a été mise en place dans les écoles secondaires. Des élèves en fin de 1er cycle, jugés incapables de poursuivre au cycle supérieur, y sont regroupés et pendant une année, ils bénéficient de mesures de soutien afin d’atteindre le niveau de compétence attendu (plus précisément en français en en mathématiques) pour pouvoir vivre un passage réussi au second cycle. Peu de résultats de recherches sont toutefois disponibles quant à l’efficacité de cette modalité. La présente étude vise donc à estimer l’incidence de deux modèles de prolongation de cycle (co-enseignement et avec enseignant unique), sur la motivation et l’adaptation psychosociale des élèves. Ainsi, les élèves qui expérimentent un modèle de co-enseignement demeurent en groupe fermé et sont accompagnés par trois enseignants titulaires qui se partagent la responsabilité de la quasi-totalité des composantes du programme de formation. Les élèves qui expérimentent un modèle avec enseignant unique demeurent eux aussi en groupe fermé, mais sont encadrés par une seule enseignante titulaire qui assume la responsabilité des enseignements en français et en mathématiques. Les autres matières sont enseignées par des spécialistes. Cent trente-quatre élèves au total, fréquentant trois écoles secondaires francophones montréalaises situées en milieu défavorisé, ont donc formé les groupes expérimentaux et témoins. En début et en fin d’année, les participants ont répondu à un questionnaire d’enquête mesurant l’évolution de leur motivation générale pour les apprentissages, de leur motivation spécifique aux disciplines, de leur adaptation psychosociale, de même que certaines facettes de leurs relations avec leurs pairs, leurs enseignants et leurs parents. Les résultats d’analyses de variance multivariées à mesures répétées (MANOVA) et des tests univariés subséquents permettent d’observer, chez les élèves qui ont expérimenté la prolongation de cycle en co-enseignement, une augmentation de leur sentiment de compétence général vis-à-vis l’école. De plus, leurs buts de performance-évitement et leur anxiété sociale ont diminué. Chez les élèves qui ont expérimenté la prolongation de cycle avec enseignant unique, ce même sentiment de compétence vis-à-vis l’école et celui spécifique au français ont augmenté. En revanche, ces derniers s’expriment plus négativement que leurs homologues en ce qui concerne leur intérêt général envers l’école, leur sentiment d’appartenance à leur école et leurs relations avec leurs pairs. Ces résultats indiquent donc que cette mesure a un effet mitigé sur la motivation et l’adaptation psychosociale des élèves. De plus, les quelques bénéfices perçus peuvent être la conséquence du fait de se retrouver dans un environnement scolaire moins compétitif. Cela dit, il apparaît important de préciser que les enseignants qui ont testé le modèle de co-enseignement en étaient à une première expérience. Leurs pratiques sont susceptibles de se bonifier, ce qui laisse croire que des résultats plus disparates pourraient éventuellement être observés entre ces deux modèles de prolongation. Par ailleurs, la pérennité des gains observés est inconnue. En conséquence, il conviendrait de poursuivre cette étude pour être en mesure de déterminer si ceux-ci sont durables dans le temps et afin de constater la pleine mesure de l’efficacité du modèle de prolongation de co-enseignement.

Satisfaction et perception des services alimentaires de la Commission scolaire de Montréal telles que rapportées par les élèves du troisième cycle du primaire et du secondaire

Contexte. Plusieurs déterminants influencent les pratiques alimentaires des jeunes Québécois. Les aliments offerts dans les établissements scolaires ainsi que les politiques publiques figurent parmi ces facteurs d’influence. En 2011, la Commission scolaire de Montréal (CSDM) a adapté la Politique pour une saine alimentation. Toutefois, depuis sa parution, très peu de données concernant l’application de la politique des écoles de la CSDM ont été recueillies. Objectifs. Évaluer la satisfaction et la perception des élèves de troisième cycle du primaire et du secondaire à l’égard des services alimentaires de la CSDM. Méthode. Soixante-cinq écoles primaires et 27 écoles secondaires ont été ciblées par cette enquête. La collecte de données s’est déroulée sur une période de six semaines par le biais de deux questionnaires distincts disponibles sur le site internet Fluid Survey. La satisfaction et la perception des élèves ont été évaluées à l’aide de questions portant sur leur utilisation du service alimentaire, leurs préférences, ainsi que leurs attitudes et opinions. Analyse statistique. À partir des résultats obtenus, des statistiques descriptives ont été générées. De plus, des tests de Chi-deux ont été produits afin d’évaluer l’association de certaines variables. Résultats. Au total, 4 446 questionnaires ont été retenus aux fins d’analyses. Sommairement, le goût et la propreté des lieux sont deux aspects pour lesquels un grand nombre de jeunes du troisième cycle du primaire et du secondaire accordent de l’importance. Toutefois, la variété de l’offre alimentaire est l’aspect le plus apprécié par les deux groupes de jeunes. Les élèves du primaire sont plus nombreux que ceux du secondaire à accorder de l’importance à l’attrait santé des aliments. Par ailleurs, les plus jeunes élèves choisissent davantage leurs aliments pour contrôler leur poids. Les résultats montrent aussi que la majorité des jeunes du primaire et du secondaire accordent de l’importance à la qualité de leur alimentation, et ce, depuis quelque temps. Finalement, l’opinion des pairs et de la famille semble avoir très peu d’influence sur les choix alimentaires des jeunes, notamment chez les élèves du secondaire. Conclusion. Bien que plusieurs autres déterminants doivent encore être étudiés, ce projet de recherche confirme la pluralité des facteurs d’influence sur les pratiques alimentaires des enfants et des adolescents. Cela dit, en plus d’être un indicateur précieux pour l’évaluation de ses services alimentaires, les résultats obtenus suggèrent également une multitude de pistes d’action pour les intervenants de la CSDM.

Business cycle asymmetries: characterisation and testing based on Markov-switching autoregressions

Tests for business cycle asymmetries are developed for Markov-switching autoregressive models. The tests of deepness, steepness, and sharpness are Wald statistics, which have standard asymptotics. For the standard two-regime model of expansions and contractions, deepness is shown to imply sharpness (and vice versa), whereas the process is always nonsteep. Two and three-state models of U.S. GNP growth are used to illustrate the approach, along with models of U.S. investment and consumption growth. The robustness of the tests to model misspecification, and the effects of regime-dependent heteroscedasticity, are investigated.

The heliospheric Hale cycle over the last 300 years and its implications for a “lost” late 18th century solar cycle

A Hale cycle, one complete magnetic cycle of the Sun, spans two complete Schwabe cycles (also referred to as sunspot and, more generally, solar cycles). The approximately 22-year Hale cycle is seen in magnetic polarities of both sunspots and polar fields, as well as in the intensity of galactic cosmic rays reaching Earth, with odd- and even-numbered solar cycles displaying qualitatively different waveforms. Correct numbering of solar cycles also underpins empirical cycle-to-cycle relations which are used as first-order tests of stellar dynamo models. There has been much debate about whether the unusually long solar cycle 4 (SC4), spanning- 1784–1799, was actually two shorter solar cycles combined as a result of poor data coverage in the original Wolf sunspot number record. Indeed, the group sunspot number does show a small increase around 1794–1799 and there is evidence of an increase in the mean latitude of sunspots at this time, suggesting the existence of a cycle ‘‘4b’’. In this study, we use cosmogenic radionuclide data and associated reconstructions of the heliospheric magnetic field (HMF) to show that the Hale cycle has persisted over the last 300 years and that data prior to 1800 are more consistent with cycle 4 being a single long cycle (the ‘‘no SC4b’’ scenario). We also investigate the effect of cycle 4b on the HMF using an open solar flux (OSF) continuity model, in which the OSF source term is related to sunspot number and the OSF loss term is determined by the heliospheric current sheet tilt, assumed to be a simple function of solar cycle phase. The results are surprising; Without SC4b, the HMF shows two distinct peaks in the 1784–1799 interval, while the addition of SC4b removes the secondary peak, as the OSF loss term acts in opposition to the later rise in sunspot number. The timing and magnitude of the main SC4 HMF peak is also significantly changed by the addition of SC4b. These results are compared with the cosmogenic isotope reconstructions of HMF and historical aurora records. These data marginally favour the existence of SC4b (the ‘‘SC4b’’ scenario), though the result is less certain than that based on the persistence of the Hale cycle. Thus while the current uncertainties in the observations preclude any definitive conclusions, the data favour the ‘‘no SC4b’’ scenario. Future improvements to cosmogenic isotope reconstructions of the HMF, through either improved modelling or additional ice cores from well-separated geographic locations, may enable questions of the existence of SC4b and the phase of Hale cycle prior to the Maunder minimum to be settled conclusively.

Tests of sunspot number sequences: 3. Effects of regression procedures on the calibration of historic sunspot data

We use sunspot group observations from the Royal Greenwich Observatory (RGO) to investigate the effects of intercalibrating data from observers with different visual acuities. The tests are made by counting the number of groups RB above a variable cut-off threshold of observed total whole-spot area (uncorrected for foreshortening) to simulate what a lower acuity observer would have seen. The synthesised annual means of RB are then re-scaled to the full observed RGO group number RA using a variety of regression techniques. It is found that a very high correlation between RA and RB (rAB > 0.98) does not prevent large errors in the intercalibration (for example sunspot maximum values can be over 30 % too large even for such levels of rAB). In generating the backbone sunspot number (RBB), Svalgaard and Schatten (2015, this issue) force regression fits to pass through the scatter plot origin which generates unreliable fits (the residuals do not form a normal distribution) and causes sunspot cycle amplitudes to be exaggerated in the intercalibrated data. It is demonstrated that the use of Quantile-Quantile (“Q  Q”) plots to test for a normal distribution is a useful indicator of erroneous and misleading regression fits. Ordinary least squares linear fits, not forced to pass through the origin, are sometimes reliable (although the optimum method used is shown to be different when matching peak and average sunspot group numbers). However, other fits are only reliable if non-linear regression is used. From these results it is entirely possible that the inflation of solar cycle amplitudes in the backbone group sunspot number as one goes back in time, relative to related solar-terrestrial parameters, is entirely caused by the use of inappropriate and non-robust regression techniques to calibrate the sunspot data.