Stringless Portland Cement Concrete Paving, TR-490, 2004

This report describes results from a study evaluating the use of stringless paving using a combination of global positioning and laser technologies. CMI and Geologic Computer Systems developed this technology and successfully implemented it on construction earthmoving and grading projects. Concrete paving is a new area for considering this technology. Fred Carlson Co. agreed to test the stringless paving technology on two challenging concrete paving projects located in Washington County, Iowa. The evaluation was conducted on two paving projects in Washington County, Iowa, during the summer of 2003. The research team from Iowa State University monitored the guidance and elevation conformance to the original design. They employed a combination of physical depth checks, surface location and elevation surveys, concrete yield checks, and physical survey of the control stakes and string line elevations. A final check on profile of the pavement surface was accomplished by the use of the Iowa Department of Transportation Light Weight Surface Analyzer (LISA). Due to the speed of paving and the rapid changes in terrain, the laser technology was abandoned for this project. Total control of the guidance and elevation controls on the slip-form paver were moved from string line to global positioning systems (GPS). The evaluation was a success, and the results indicate that GPS control is feasible and approaching the desired goals of guidance and profile control with the use of three dimensional design models. Further enhancements are needed in the physical features of the slipform paver oil system controls and in the computer program for controlling elevation.

Pavement Thickness Design for Local Roads in Iowa, TR-586, 2010

Three pavement design software packages were compared with regards to how they were different in determining design input parameters and their influences on the pavement thickness. StreetPave designs the concrete pavement thickness based on the PCA method and the equivalent asphalt pavement thickness. The WinPAS software performs both concrete and asphalt pavements following the AASHTO 1993 design method. The APAI software designs asphalt pavements based on pre-mechanistic/empirical AASHTO methodology. First, the following four critical design input parameters were identified: traffic, subgrade strength, reliability, and design life. The sensitivity analysis of these four design input parameters were performed using three pavement design software packages to identify which input parameters require the most attention during pavement design. Based on the current pavement design procedures and sensitivity analysis results, a prototype pavement design and sensitivity analysis (PD&SA) software package was developed to retrieve the pavement thickness design value for a given condition and allow a user to perform a pavement design sensitivity analysis. The prototype PD&SA software is a computer program that stores pavement design results in database that is designed for the user to input design data from the variety of design programs and query design results for given conditions. The prototype Pavement Design and Sensitivity Analysis (PA&SA) software package was developed to demonstrate the concept of retrieving the pavement design results from the database for a design sensitivity analysis. This final report does not include the prototype software which will be validated and tested during the next phase.

Urinary saturation and nephrocalcinosis in preterm infants: effect of parenteral nutrition.

Urinary lithogenic and inhibitory factors were studied in 27 preterm infants; 16 had total parenteral nutrition (TPN) and 11 had breastmilk with an additional glucose-sodium chloride infusion. Urines were collected for 24 hours on day 2 (period A), day 3 (B), and once between days 4 and 10 (C). Urinary calcium oxalate saturation was calculated by the computer program EQUIL 2. Renal ultrasonography was performed every second week until discharge. The calcium/creatinine ratio increased in infants on TPN (A 0.91; C 1.68 mol/mol) and was significantly higher at period C than that in infants on breastmilk/infusion (A 0.52; C 0.36). The oxalate/creatinine ratio was persistently higher with TPN (203 mmol/mol) than with breastmilk/infusion (98; 137). The citrate/creatinine remained constant with TPN (0.44 mol/mol), whereas it increased significantly with breastmilk/infusion (0.26; 0.49). Calcium/citrate rose considerably with TPN, but decreased with breastmilk/infusion to a significantly lower level than with TPN. The urinary calcium oxalate saturation increased with TPN (2.4; 4.5) and decreased with breastmilk/infusion (2.1; 1.5) to a significantly lower value than with TPN. Nephrocalcinosis developed in two infants on TPN. Mean daily calcium intake was similar in both groups, whereas protein, sodium, and phosphorus intake were significantly higher on TPN. It is concluded that the increase in urinary calcium oxalate saturation observed with TPN is due to the combined effect of an increased urinary calcium excretion and higher urinary oxalate/creatinine and calcium/citrate ratios. The changes observed are likely to be caused by TPN itself, which differs in several respects from breastmilk feeding.

Uuden riskien arviointityökalun käyttöönotto metsäteollisuusyrityksessä

Vuonna 2003 uudistunut työturvallisuuslaki lisäsi yritysten vastuuta oman työympäristön riskien tunnistamisessa. Laki velvoittaa yritykset tunnistamaan, selvittämään ja arvioimaan työstä ja työolosuhteista johtuvat vaara- ja haittatekijät. Perinteisesti yritykset ovat suorittaneet riskien arviointia erilaisten tarkistuslistojen avulla, mutta nykyään tietotekniikan käytön lisääntyminen on tuonut tietotekniikan myös yhdeksi riskienhallinnan työvälineeksi. Tämän työn tavoitteena oli tutkia If Vahinkovakuutusyhtiön uuden riskien arviointiohjelman käyttöönottoa metsäteollisuuden yrityksessä, ja selvittää sen vaikutuksia turvallisuustoimenpiteiden hallintaan ja vastaavuutta sille ennakkoon asetettuihin käytettävyysvaatimuksiin. Riskien arviointiohjelmaa tutkittiin pilottikohteessa Stora Enson Anjalankoskentehtailla. Tietoa kerättiin mm. käyttäjäkoulutustilaisuuksien palautekyselyillä, haastattelemalla arvioijia ja osallistumalla riskien arviointikierroksille. Tutkimuksessa seurattiin mm. ohjelman avulla syntyneiden toimenpide-ehdotuksien määrää ja laatua, ja sitä kuinka hyvin ohjelmalle suunniteltu sisältö sopii käyttöön. Tämän tutkimuksen perusteella havaittiin, että riskien arviointiin tarkoitettu tietokoneohjelma voidaan suunnitella helppokäyttöiseksi ja toimivaksi. Myös ohjelman sisältö, joka oli tarkoitettu kattamaan työturvallisuuden eri osa-alueet, havaittiin tarkoitukseen sopivaksi. Riskien arvioinnin ongelmallisin alue, eli turvallisuustoimenpiteiden suunnittelu ja seuranta, havaittiin haasteelliseksi toteutettavaksi ohjelman avulla. Yritysten erilaisiin riskien arviointikäytäntöihinsopivan raportointijärjestelmän ja toimenpideseurannan kehittäminen tulee olemaan tulevaisuudessakin tärkeä osa-alue riskien arviointiohjelmien kehittämisessä.

Mekatronisen portaattomasti säädettävän ajoneuvotehonsiirtokoneiston suunnittelu ja simulointi

Työn tarkoituksena on tutkia tehonsiirron ratkaisuja, jotka mahdollistavat jatkuvanopeus ja -momentinsäädön. Työ on rajattu käsittämään kahta eri planeettavaihdetuotetta. Tutkimuksen kohteena ovat valittujen vaihdetuotteiden planeettapyörästöjen eri kytkentämahdollisuudet ja niiden vaikutus toisiinsa. Vaihteiden teknistä toteutusta ja toimivuutta tarkastellaan fyysisten testien, simuloinnin sekä analyyttisen laskennan avulla. Apuna työssä on käytetty Dymola simulointiohjelmaa, jossa kinemaattisten kuvakeliitäntöjen avulla on rakennettu virtuaalimalli tarkastellusta tuotteesta ja sen toiminnasta. Tietokoneen avulla luotua dynaamista simulointimallia on muokattu tutkimuksen edistyessä differentiaalisesti jatkuvasäätöisen momentinmuuntimen aikaan saamiseksi. Tuotteissa on käytetty aurinkopyörällisiä ja aurinkopyörättömiä planeettapyörästöjä. Ensimmäisessä tutkittavassa tuotteessa on kolme planeettapyörästöä ja toisessa kaksi. Teholähteeksi käy polttomoottori tai sähkömoottori. Välitys- ja pyörimissuhteiden muuntoon vaikuttaa planeettavaihteistoon kytketty sähkömoottori, jonka toimintaa voidaan ohjata erikseen. Työssä on selvitetty, millaisia kulmanopeuksia ja momentteja eri ajanhetkellä ja eri pisteissä simulointimallia esiintyy.Lisäksi selvitetään vaihteistojen portaattoman välityssuhteen muuntomahdollisuudet. Tarkoituksena on saada realistista informaatiota tutkittavien laitteiden toiminnasta. Johtavana ajatuksena on modernien menetelmien käyttäminen uusien innovaatioiden toimivuuden ja äärikohtien tutkimiseksi.

Illite "crystallinity'' revisited

The Kubler Index (KI) is defined as the full width at half-maximum height (FWHM) of the 10-Angstrom X-ray diffraction peak of illite-smectite interstratified (I-S) clay minerals, The only parameters controlling the Kubler index are assumed to be the mean number of layers (N) in the coherent scattering domains (CSD). the variance of the distribution of the number of layers of the CSB, the mean percentage of smectite layers in I-S (%S), and the probability of layer stocking (Reichweite). The Kubler-Index measurements on ah-dried (KIAD) and ethylene-glycolated (KIEG) samples were compared to N and %S using the NEWMOD computer program to simulate X-ray diffraction patterns. Charts of KIAD versus KIEG corrected for instrumental broadening were made and isolines were mapped for constant N and CLS. Isolines allow a direct and rapid determination of N and RS from KI measurements. The method allows quantification of the metamorphic anchizone limits by considering mean thickness of fundamental particles in MacEwan crystallites. The transition from diagenesis to the anchizone and from the anchizone to the epizone of low-grade metamorphism corresponds to thicknesses of 20- and 70-layer fundamental particles, respectively.

Automated formulation of optimisation models for steel beam structures

Over 70% of the total costs of an end product are consequences of decisions that are made during the design process. A search for optimal cross-sections will often have only a marginal effect on the amount of material used if the geometry of a structure is fixed and if the cross-sectional characteristics of its elements are property designed by conventional methods. In recent years, optimalgeometry has become a central area of research in the automated design of structures. It is generally accepted that no single optimisation algorithm is suitable for all engineering design problems. An appropriate algorithm, therefore, mustbe selected individually for each optimisation situation. Modelling is the mosttime consuming phase in the optimisation of steel and metal structures. In thisresearch, the goal was to develop a method and computer program, which reduces the modelling and optimisation time for structural design. The program needed anoptimisation algorithm that is suitable for various engineering design problems. Because Finite Element modelling is commonly used in the design of steel and metal structures, the interaction between a finite element tool and optimisation tool needed a practical solution. The developed method and computer programs were tested with standard optimisation tests and practical design optimisation cases. Three generations of computer programs are developed. The programs combine anoptimisation problem modelling tool and FE-modelling program using three alternate methdos. The modelling and optimisation was demonstrated in the design of a new boom construction and steel structures of flat and ridge roofs. This thesis demonstrates that the most time consuming modelling time is significantly reduced. Modelling errors are reduced and the results are more reliable. A new selection rule for the evolution algorithm, which eliminates the need for constraint weight factors is tested with optimisation cases of the steel structures that include hundreds of constraints. It is seen that the tested algorithm can be used nearly as a black box without parameter settings and penalty factors of the constraints.

Modeling dynamic behavior in tilting pad gas journal bearings

Thisresearch deals with the dynamic modeling of gas lubricated tilting pad journal bearings provided with spring supported pads, including experimental verification of the computation. On the basis of a mathematical model of a film bearing, a computer program has been developed, which can be used for the simulation of a special type of tilting pad gas journal bearing supported by a rotary spring under different loading conditions time dependently (transient running conditions due to geometry variations in time externally imposed). On the basis of literature, different transformations have been used in the model to achieve simpler calculation. The numerical simulation is used to solve a non-stationary case of a gasfilm. The simulation results were compared with literature results in a stationary case (steady running conditions) and they were found to be equal. In addition to this, comparisons were made with a number of stationary and non-stationary bearing tests, which were performed at Lappeenranta University of Technology using bearings designed with the simulation program. A study was also made using numerical simulation and literature to establish the influence of the different bearing parameters on the stability of the bearing. Comparison work was done with literature on tilting pad gas bearings. This bearing type is rarely used. One literature reference has studied the same bearing type as that used in LUT. A new design of tilting pad gas bearing is introduced. It is based on a stainless steel body and electron beam welding of the bearing parts. It has good operation characteristics and is easier to tune and faster to manufacture than traditional constructions. It is also suitable for large serial production.

Kaukolämmöntuotannon ja verkon käytön optimointi uudessa ajotilanteessa

Diplomityössä kehitetään Savonlinnan kaupungin kaukolämmöntuotantoa ja kaukolämpöverkon käyttöä muuttuneessa ajotilanteessa. Muuttunut tilanne syntyy, kun Savonlinnaan rakennetaan uusi lämmitysvoimalaitos. Kaukolämpöverkkoa yhdistetään samanaikaisesti viidestä erillisestä verkosta yhdeksi kokonaiseksi verkoksi. Kaukolämmöntuotannon ja verkon käytön optimointi suoritettiin Process Vision Oy: n kehittämällä kaukolämpöverkon laskentaohjelmalla. Optimoinnissa pyrittiin saamaan mahdollisimman aikaisin taloudellisin laitos eli uusi hakelaitos täyteen tehoon ja tarvittava lisäteho otettiin öljylämpökeskuksista. Hakelaitoksen käytettävyyttä lisättiin rakentamalla kaukolämpöverkkoon välipumppaamo ja kaukolämpöveden apujäähdytin. Hakelaitosta voidaan käyttää 0°C ulkolämpötilaan asti, mutta kun käytetään apuna välipumppausta voidaan pumppauksellisesti pelkästään hakelaitokselta syöttää tehoa aina 14 °C lämpötilaan asti. Välipumppauksen avulla vuosittain vähennetään öljyn ja lisätään hakkeen polttoa n. 10,4 GWh. Nykyisillä öljyn ja hakkeen hinnoilla säästö vuodessa on n. 887000 mk. Välipumppauksella vähennetään lisäksi kaukolämpöverkon pumppauskustannuksia.

Lämmöntalteenottokattilan kehittäminen kaasumoottoreille ja teollisuuskaasuturbiineille

Tässä diplomityössä on kehitetty kustannustehokas lämmöntalteenottokattila savukaasun virtaukselle alle 150 kg/s. Kehitettävä kattila on luonnonkiertoinen ja pystyrakenteinen. Valitun kattilatyypin etuja muihin kattilatyyppeihin nähden on tarkasteltu. Erityistä huomiota kattilassa on kiinnitetty vedenkäsittelyn yksinkertaistamiseen. Tämä on saavutettu tulistinratkaisulla, jonka säätötarve on vähäinen. Tuorehöyryn lämpötilan säätöön käytettyjä säätömenetelmiä on tarkasteltu ja eri tulistinratkaisuja käyttämällä saavutettavia tuorehöyrymääriä ja säätötarvetta on tutkittu simulointiohjelmaa hyväksi käyttäen. Tulistinratkaisun lisäksi työssä on tarkasteltu syöttöveden käyttöä ulkoiseen lämmitykseen sekä lämmönsiirrinpakettien tuentaa. Lisäpolton toteutusta sekä syöttövesiventtiilin sijoittamista ja syöttövesipumpun valintaa on myös tarkasteltu. Osana työtä on lisäksi tehty kehitettyä kattilaa varten mitoitusohjelma ja mitoitettu sitä käyttäen esimerkkilaitos.

Dynamic application development in Symbian OS

Diplomityössä tutkitaan, kuinka Symbian-sovelluskehitystä voitaisiin tehostaa. Työssä esitellään Symbian-käyttöjärjestelmä, sekä pohditaan haasteita ja rajoitteita joita Symbian sovelluskehityksessä kohdataan. Myöskin jo olemassa olevia kehitystapoja pohditaan työn tavoitteen kannalta. Symbian-sovelluskehityksessä tehdään toistuvasti samoja asioita. Koska Symbian on avoin käyttöjärjestelmä, sovelluskehittäjiä on paljon. Tehokkaamman kehitystavan löytäminen säästäisi paljon resursseja. Tällä hetkellä perinteiset ohjelmointitavat näyttävät olevan suosituin tapa kehittää sovelluksia. Kuitenkin on jo olemassa useita ratkaisuja, jotka pyrkivät tehostamaan sovelluskehitystä, mikä todistaa tarpeen kehittää tehokkuutta. Työssä toteutettu systeemi ajaa Symbian sovelluksia XML-määrityksen pohjalta. Kun käytetään XML-määritystä C++-koodin sijasta, sovelluskehitys muuttuu. Näiden muutosten täytyy kuitenkin olla myönteisiä, eivätkä ne saa haitata ohjelmiston laatua tai käytettävyyttä.

Computational modeling of resting-state activity demonstrates markers of normalcy in children with prenatal or perinatal stroke.

Children who sustain a prenatal or perinatal brain injury in the form of a stroke develop remarkably normal cognitive functions in certain areas, with a particular strength in language skills. A dominant explanation for this is that brain regions from the contralesional hemisphere "take over" their functions, whereas the damaged areas and other ipsilesional regions play much less of a role. However, it is difficult to tease apart whether changes in neural activity after early brain injury are due to damage caused by the lesion or by processes related to postinjury reorganization. We sought to differentiate between these two causes by investigating the functional connectivity (FC) of brain areas during the resting state in human children with early brain injury using a computational model. We simulated a large-scale network consisting of realistic models of local brain areas coupled through anatomical connectivity information of healthy and injured participants. We then compared the resulting simulated FC values of healthy and injured participants with the empirical ones. We found that the empirical connectivity values, especially of the damaged areas, correlated better with simulated values of a healthy brain than those of an injured brain. This result indicates that the structural damage caused by an early brain injury is unlikely to have an adverse and sustained impact on the functional connections, albeit during the resting state, of damaged areas. Therefore, these areas could continue to play a role in the development of near-normal function in certain domains such as language in these children.

Laivan ilmastointijärjestelmän perussuunnittelu ja mitoitus

Diplomityön tavoitteena on tarkastella risteilyaluksen ilmastointijärjestelmän suunnittelua ilmamäärien mitoituksen kannalta esisuunnitteluvaiheessa ja lopullisia laskelmia tehtäessä. Teoriaosassa tutustutaan hyvän sisäilmaston tekijöihin ja tarkastellaan ilmankäsittelyä laivoissa yleensä. Tilakohtaisia mitoituksia varten työssä esitellään perusteita, joita suunnittelijan on tunnettava ja huomioitava. Työn tuloksena esitellään laskentaohjelma, joka luo pohjaa tarkempaan ilmamäärälaskentaan standardin ISO 7547 mukaisesti. Ohjelman avulla ilmastoitavaan tilaan saadaan raitisilmamäärään, ilmanvaihtokertoimeen tai lämpökuormiin perustuva ilmamäärä. Esisuunnitteluvaiheessa alustavia ilmamäärälaskelmia tarvitaan tilavarausten riittävyyden tarkasteluun sekä tarjouskeskustelujen aloittamiseen toimittajien kanssa. Ilmamäärän arviointi perustuu vertailulaivoista määritettyihin eri tilatyyppien ja tilojen keskimääräisiin ilmanvaihtokertoimiin. Tilatyyppeihin perustuvilla kertoimilla saadaan tietokoneen avulla nopeasti karkea kuva ilmamäärien suuruusluokasta, tilabudjetin nimityksiin perustuvalla menetelmällä saadaan tarkempia arvioita ilmamääristä.

Flocking behaviour: Agent-based simulation and hierarchical leadership.

We have studied how leaders emerge in a group as a consequence of interactions among its members. We propose that leaders can emerge as a consequence of a self-organized process based on local rules of dyadic interactions among individuals. Flocks are an example of self-organized behaviour in a group and properties similar to those observed in flocks might also explain some of the dynamics and organization of human groups. We developed an agent-based model that generated flocks in a virtual world and implemented it in a multi-agent simulation computer program that computed indices at each time step of the simulation to quantify the degree to which a group moved in a coordinated way (index of flocking behaviour) and the degree to which specific individuals led the group (index of hierarchical leadership). We ran several series of simulations in order to test our model and determine how these indices behaved under specific agent and world conditions. We identified the agent, world property, and model parameters that made stable, compact flocks emerge, and explored possible environmental properties that predicted the probability of becoming a leader.

Tietokoneohjelmien suojaaminen ja ohjelmien samankaltaisuuksien aiheuttamat oikeudelliset ongelmat

Tietokoneohjelmaa suojataan tekijänoikeudella, liikesalaisuussuojalla ja patentilla. Jotta ohjelmistoalan yritys pärjäisi dynaamisilla ja kansainvälisillä ohjelmistomarkkinoilla sen pitää patentoida ohjelmansa sekä hyödyntää ja puolustaa patenttejaan. Ohjelmistopatentteja myönnetään myös Euroopassa yhä enemmän. Ohjelmistoteollisuudessa tuotekehitys perustuu usein jo olemassa olevalle, josta aiheutuu alalle tyypillistä teknologioiden päällekkäisyyttä. Jotta yritys pystyisi toimimaan tietyllä markkina-alueella, se saattaa tarvita sellaista teknologiaa joka on jo jonkun patentoimaa. Edellä mainituista syistä sekä ohjelmistopatenttien samanlaisuuksista ja patenttien suuresta määrästä johtuen patentinloukkauksia tapahtuu ja niihin tulee reagoida liikesuhteet huomioon ottaen, esimerkiksi neuvottelemalla liiketoimintasopimuksesta, sovittelemalla konfliktia sovittelumenettelyssä ja tarvittaessa oikeudellisin keinoin.