Relationships Between Initial Unloading Slope, Contact Depth, and Mechanical Properties for Conical Indentation in Linear Viscoelastic Solids

Using analytical and finite element modeling, we examine the relationships between initial unloading slope, contact depth, and mechanical properties for spherical indentation in viscoelastic solids with either displacement or load as the independent variable. We then investigate whether the Oliver-Pharr method for determining the contact depth and contact radius, originally proposed for indentation in elastic and elastic-plastic solids, is applicable to spherical indentation in viscoelastic solids. Finally, the analytical and numerical results are used to answer questions raised in recent literature about measuring viscoelastic properties from instrumented spherical indentation experiments.

Evaluación de una mezcla de cepas de Rhizobium bajo diferentes niveles de fertilización en tres variedades de frijol rojo (Phaseolus vulgaris L.) en Nicaragua

El ensayo se realizó en la Estación Experimental La Compañía, Masatepe, en la época de postrera (octubre-diciembre) de 1998. Los objetivos fueron: Determinar el crecimiento y rendimiento de tres cultivares de frijol, utilizando la técnica de inoculación en bolsas de polietileno y evaluar el rendimiento de tres cultivares de frijol, utilizando la técnica de inoculación y diferentes niveles de fertilización en condiciones de campo. Se montaron dos ensayos, uno en bolsas de polietileno con diseño en parcelas divididas en BCA con 40 observaciones y el ensayo en campo con diseño en parcelas subdivididas con cuatro réplicas. Los factores evaluados fueron; A: variedades (a1: Door-364, a2: Compañia y •a3: Criolla), B: inoculante con cepa de Rhizobium (b1: Semilla Inoculada y b2: Semilla Sin Inocular) y C: niveles de fertilizantes (c1: 127 kg/ha de completo (12-24-12) a la siembra, C2: 127 kg/ha de completo (12-24-12) a la siembra más 63.5 kg/ha de urea a los 25 días después de la siembra y c3: 127 kg/ha de completo (12-24-12) a la siembra más 127 kg/ha de urea a los 25 días después de la siembra),• este último factor no se evaluó en el ensayo en bolsas. En el experimento en bolsas la variedad Door-364 obtuvo el mayor peso seco y la variedad Criolla el mayor rendimiento entre los demás cultivares. En el factor inoculante con cepa de Rhizobium las plantas no inoculadas superaron en altura, peso seco de plantas y rendimientos a las plantas inoculadas. En el experimento en campo la variedad Door-364 superó en número de vainas por planta, granos por vaina, peso seco de paja y rendimiento en campo a las demás variedades, los cultivares Compañia y Criolla presentaron mayor peso en mil granos y población por hectárea respectivamente. Las plantas inoculadas superaron a las plantas no inoculadas en todas las variables con excepción del peso seco de paja. El nivel de fertilizantes 127 kg/ha de la formula completa (l2-24-12) a la siembra más 127 kg/ha de urea a los 25 días después de la siembra obtuvo más vainas por planta, peso de mil granos, rendimientos y peso seco de paja. La dosis de 127 kg/ha de la fórmula completa (12-24-12) a la siembra más 63.5 kg/ha de urea a los 25 días después de la siembra presentó el mayor número de plantas por hectárea y granos por vaina, en esta última variable la dosis de 127 kg/ha de la fórmula completa (12-24-12) a la siembra obtuvo el mismo resultado.

Revelation of a Functional Dependence of the Sum of Two Uniaxial Strengths/Hardness on Elastic Work/Total Work of Indentation

Dimensional and finite element analyses were used to analyze the relationship between the mechanical properties and instrumented indentation response of materials. Results revealed the existence of a functional dependence of (engineering yield strength sigma(E,y) + engineering tensile strength sigma(E,b))/Oliver & Pharr hardness on the ratio of reversible elastic work to total work obtained from an indentation test. The relationship links up the Oliver & Pharr hardness with the material strengths, although the Oliver & Pharr hardness may deviate from the true hardness when sinking in or piling up occurs. The functional relationship can further be used to estimate the SUM sigma(E,y) + sigma(E,b) according to the data of an instrumented indentation test. The sigma(E,y) + sigma(E,b) value better reflects the strength of a material compared to the hardness value alone. The method was shown to be effective when applied to aluminum alloys. The relationship can further be used to estimate the fatigue limits, which are usually obtained from macroscopic fatigue tests in different modes.

Influence of Indenter Tip Roundness on Hardness Behavior in Nanoindentation

In this paper. the effect of indenter tip roundness on hardness behavior for two typical elastic perfectly plastic materials is studied by means of finite element simulation. A rigid conical indenter of semi apex angle 70.3 degrees fitted smoothly with a spherical tip is employed. It is shown that as the indentation depth increases hardness first rises from zero, reaches a maximum and then decreases slowly approaching asymptotically the limiting value equal to that due to a conical indenter of ideally sharp tip. The range within which hardness varies appreciably is comparable to the radius of the indenter tip. The difference between the maximum value and the limiting value depends on the yield stress over the Young's modulus ratio. The smaller this ratio the greater the difference is. Numerical simulation also provides an opportunity for checking the accuracy and limitations of the widely used Oliver-Pharr method.

Calidad fitosanitaria y presencia de aflatoxinas en granos de sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench), en almacen y campo, 2005

Entre las problemáticas de la producción de sorgo en Nicaragua está el deficiente manejo postcosecha del grano, como consecuencia es afectado por diferentes plagas que dañan su calidad (insectos, hongos y bacterias). Algunos hongos que afectan el grano en campo y almacén son productores de diferentes micotoxinas, causando micotoxicosis (intoxicaciones), mortales para la salud humana y animal. El estudio se realizó con el objetivo de conocer la calidad fitosanitaria y presencia de niveles de aflatoxinas en granos almacenados. Se recolectaron muestras a nivel de empresas e industrias almacenadoras y a nivel de campo. A cada una de las muestras se le realizó análisis organoléptico (olor, temperatura, apariencia); físico (impurezas), entomológico, patológico (hongos y bacterias) y análisis de aflatoxinas por medio del método de minicolumna. Las plagas primarias encontradas en los granos de almacén fueron los géneros: Rhizopertha dominica ( F. ), Sitophillus oryzae ( L. ), las plagas secundarias son: Tribolium castaneum (Herbst), Orizaephillus surinamensis ( L. ), Cryptolestes sp , además se encontraron insectos depredadores como Orius sp. y parasitoides de la familia Bethylidae y Pteromalidae. A nivel de campo el insecto que se encontró con mayor número fue el telarañero del sorgo ( Celama sp). Los géneros de hongos Fusarium spp, Helminthosporium sp. y la bacteria Pseudomonas syringae ocasionaron los más altos porcentajes de infección en granos de almacén y campo. Se identificaron siete especies de Aspergillus, de las cuales las especies A. flavus Link y A. parasiticus Speare se asocian a la presencia de aflatoxinas; sin embargo, este análisis de aflatoxinas resultó por debajo de 20 partes por billón (ppb).

Calidad fitosanitaria y determinación de aflatoxinas en granos de sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench), en almacén y campo, 2005

Una de la problemática de la producción de sorgo en Nicaragua es el deficiente manejo postcosecha del grano, como consecuencia es afec tado por diferentes plagas que dañan su calidad por insectos, hongos y bacterias. Algunos hongos que afectan el grano en campo y almacén son productores de diferentes micotoxinas, que ocasionan micotoxi- cosis (intoxicaciones), dañinas para la salud humana y animal. El objetivo del estudio fue determinar la calidad fitosanitaria y presencia de niveles de aflatoxinas en granos almacenados. Se colectaron mues tras en empresas e industrias almacenadoras y de campo. A cada una se le realizó análisis organoléptico (olor, temperatura, apariencia); físico (impurezas), entomológico, patológico (hongos y bacterias) y análisis de aflatoxinas. Las plagas primarias insectiles encontradas en los granos en almacén son: el pequeño barrenador del grano ( Rhizo pertha dominica (F.) y el gorgojo del arroz ( Sitophillus oryzae (L.)). El gorgojo plano de los granos ( Cryptolestes sp.), predominó en todas las muestras de granos de almacén, considerado plaga secundaria. En granos de campo el insecto que se encontró en mayor número fue el telarañero del sorgo ( Celama sorghiella (Riley)). Los géneros de hongos Fusarium spp, Helminthosporium sp y las bacterias Pseudo monas syringae van Hall y Bacillus megaterium (De Bary) ocasio naron los mas altos porcentajes de infección en granos de almacén y campo. Se identificaron siete especies de Aspergillus de las cuales A. flavus Link y A. parasiticus Speare se asocian a la producción de aflatoxinas, sin embargo este análisis resultó por debajo de 20 partes por billón (ppb).

Nanoindentation of thin-film-substrate system: Determination of film hardness and Young's modulus

In the present paper, the hardness and Young's modulus of film-substrate systems are determined by means of nanoindentation experiments and modified models. Aluminum film and two kinds of substrates; i.e. glass and silicon, are studied. Nanoindentation XP II and continuous stiffness mode are used during the experiments. In order to avoid the influence of the Oliver and Pharr method used in the experiments, the experiment data are analyzed with the constant Young's modulus assumption and the equal hardness assumption. The volume fraction model (CZ model) proposed by Fabes et al. (1992) is used and modified to analyze the measured hardness. The method proposed by Doerner and Nix (DN formula) (1986) is modified to analyze the measured Young's modulus. Two kinds of modified empirical formula are used to predict the present experiment results and those in the literature, which include the results of two kinds of systems, i.e., a soft film on a hard substrate and a hard film on a soft substrate. In the modified CZ model, the indentation influence angle, phi, is considered as a relevant physical parameter, which embodies the effects of the indenter tip radius, pile-up or sink-in phenomena and deformation of film and substrate.

Susceptibilidad relativa de tres especies del género Spodoptera (Lepidoptera: noctuidae) a una cepa del hongo entomopatógeno Nomuraea rileyi (Farlow) Samson

Bioensayos fueron conducidos para determinar la susceptibilidad relativa de larvas del II instar tres especies del género Spodoptera (Frugiperda, exigua y sunia) (Lepidoptera: Noctidae), Se usaron cinco concentraciones (44000, 4400, 440, 44 y4,4 conidias/mm2) de Nomuraea rileyi de la cepa NI-87 aislada de Spodoptera frugiperda. Para calcular una dosis letal media (DL) en cada especie. Además, se calculó el tiempo letal medio para efectos subletales del hongo sobre la duración del estado larval. S frugiperda resulto ser la especie con tendencia a ser más susceptible con una DL50 de 93.29 conidias/mm2 seguida de S exigua con 1918.25 conidias/mm2 y S Sunia con 20042569.5 conidias/mm2. Rangos de mortalidad variaron de 36.9-90% y 31.7-90%,23.8-80% y 23.8-79.9, 43-31.1 y 5.0-26.2% para S. frugiperda, S. exigua, S. sunia para la primera y segunda repetición del bioensayo respectivamente. El TL50 vario de 7.6-16.1 días para S. frugiperda y de 6.5-29.1 días para S. Exigua se encontraron diferentes significativas entre las concentraciones y no entre especies evaluadas: Al evaluar el efecto subletal de N. rileyi se encontró una disminución significativa en el número de días a parar conforme aumento la concentración de conidias de N. rileyi en larvas que sobrevivieron el tratamiento.

Simple phenomenological determination of contact stiffness and elastic modulus of Ce-based bulk metallic glasses through nanoindentation

The viscoelastic deformation of Ce-based bulk metallic glasses (BMGs) with low glass transition temperature is investigated at room temperature. Contact stiffness and elastic modulus of Ce-based BMGs cannot be derived using the conventional Oliver-Pharr method [W. C. Oliver and G. M. Pharr, J. Mater. Res. 7, 1564 (1992)]. The present work shows that the time dependent displacement of unloading segments can be described well by a generalized Kelvin model. Thus, a modified Oliver-Pharr method is proposed to evaluate the contact stiffness and elastic modulus, which does, in fact, reproduce the values obtained via uniaxial compression tests. (c) 2007 American Institute of Physics.

宏观深度测量压入仪器的研制

基于深度测量压入方法,以材料试验机Instron 5848 Microtester作为加载平台,外接高分辨力位移传感器,设计专用夹具,开发出该材料试验机的宏观压入功能.研究发现:对于机架柔度,无需再进行修正;对于压针接触面积,可用相关的方法计算.采用Oliver-Pharr方法处理测试数据,可获得材料的硬度和弹性模量.为了验证试验的可靠性,选用5种典型金属材料,将宏观压入测试结果与MTS Nano Indenter(R) XP测试结果进行对比,二者基本一致,其分散性均在10%以内.显示了开发传统材料试验机宏观压入测试功能的可行性

Effect of Cattail (Typha domingensis) Extracts, Leachates, and Selected Phenolic Compounds on Rates of Oxygen Production by Salvinia (Salvinia minima)

Salvinia (Salvinia minima Willd.) is a water fern found in Florida waters, usually associated with Lemna and other small free-floating species. Due to its buoyancy and mat-forming abilities, it is spread by moving waters. In 1994, salvinia was reported to be present in 247 water bodies in the state (out of 451 surveyed public waters, Schardt 1997). It is a small, rapidly growing species that can become a nuisance due to its explosive growth rates and its ability to shade underwater life (Oliver 1993). Any efforts toward management of salvinia populations must consider that, in reasonable amounts, its presence is desirable since it plays an important role in the overall ecosystem balance. New management alternatives need to be explored besides the conventional herbicide treatments; for example, it has been shown that the growth of S. molesta can be inhibited by extracts of the tropical weed parthenium (Parthenium hysterophorus) and its purified toxin parthenin (Pande 1994, 1996). We believe that cattail, Typha spp. may be a candidate for control of S. minima infestations. Cattail is an aggressive aquatic plant, and has the ability to expand over areas that weren't previously occupied by other species (Gallardo et al. 1998a and references cited there). In South Florida, T. domingensis is a natural component of the Everglades ecosystem, but in many cases it has become the dominant marsh species, outcompeting other native plants. In Florida public waters, this cattail species is the most dominant emergent species of aquatic plants (Schardt 1997). Several factors enable it to accomplish opportunistic expansion, including size, growth habits, adaptability to changes in the surroundings, and the release of compounds that can prevent the growth and development of other species. We have been concerned in the past with the inhibitory effects of the T. domingensis extracts, and the phenolic compounds mentioned before, towards the growth and propagation of S. minima (Gallardo et al. 1998b). This investigation deals with the impact of cattail materials on the rates of oxygen production of salvinia, as determined through a series of Warburg experiments (Martin et al. 1987, Prindle and Martin 1996).

纳米压痕仪接触投影面积标定方法的研究

基于Oliver与Pharr方法的纳米压痕实验以其简单方便获得广泛的应用,但众多因素对压痕实验结果的影响范围并无明确的结论.其中压痕接触面积的确定是一个重要环节,该因素对实验结果,特别是小深度下的实验结果具有重要影响.仔细分析了Oliver与Pharr方法并进行了几种材料的纳米压痕实验,针对该方法在接触深度确定、不同深度范围下方法的适用性进行了说明.分析结果表明,对所有的材料使用统一的面积公式,只有在大压痕深度时才是适用的,而在小压痕深度时可能带来较大的误差.因此,应慎重使用由Oliver与Pharr方法得到的小压痕深度的硬度数据.