A general methodology for calculating mixed mode stress intensity factors and fracture toughness of solder joints with interfacial cracks

Solder joints in electronic packages undergo thermo-mechanical cycling, resulting in nucleation of micro-cracks, especially at the solder/bond-pad interface, which may lead to fracture of the joints. The fracture toughness of a solder joint depends on material properties, process conditions and service history, as well as strain rate and mode-mixity. This paper reports on a methodology for determining the mixed-mode fracture toughness of solder joints with an interfacial starter-crack, using a modified compact mixed mode (CMM) specimen containing an adhesive joint. Expressions for stress intensity factor (K) and strain energy release rate (G) are developed, using a combination of experiments and finite element (FE) analysis. In this methodology, crack length dependent geometry factors to convert for the modified CMM sample are first obtained via the crack-tip opening displacement (CTOD)-based linear extrapolation method to calculate the under far-field mode I and II conditions (f(1a) and f(2a)), (ii) generation of a master-plot to determine a(c), and (iii) computation of K and G to analyze the fracture behavior of joints. The developed methodology was verified using J-integral calculations, and was also used to calculate experimental fracture toughness values of a few lead-free solder-Cu joints. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Combining data sets of satellite-retrieved products for basin-scale water balance study: 2. Evaluation on the Mississippi Basin and closure correction model

In this study, we applied the integration methodology developed in the companion paper by Aires (2014) by using real satellite observations over the Mississippi Basin. The methodology provides basin-scale estimates of the four water budget components (precipitation P, evapotranspiration E, water storage change Delta S, and runoff R) in a two-step process: the Simple Weighting (SW) integration and a Postprocessing Filtering (PF) that imposes the water budget closure. A comparison with in situ observations of P and E demonstrated that PF improved the estimation of both components. A Closure Correction Model (CCM) has been derived from the integrated product (SW+PF) that allows to correct each observation data set independently, unlike the SW+PF method which requires simultaneous estimates of the four components. The CCM allows to standardize the various data sets for each component and highly decrease the budget residual (P - E - Delta S - R). As a direct application, the CCM was combined with the water budget equation to reconstruct missing values in any component. Results of a Monte Carlo experiment with synthetic gaps demonstrated the good performances of the method, except for the runoff data that has a variability of the same order of magnitude as the budget residual. Similarly, we proposed a reconstruction of Delta S between 1990 and 2002 where no Gravity Recovery and Climate Experiment data are available. Unlike most of the studies dealing with the water budget closure at the basin scale, only satellite observations and in situ runoff measurements are used. Consequently, the integrated data sets are model independent and can be used for model calibration or validation.

Synthesis, photoluminescence and Judd-Ofelt parameters of LiNa3P2O7:Eu3+ orthorhombic microstructures

We report, for the first time, the photoluminescence properties of Eu3+-doped LiNa3P2O7 phosphor, synthesized by a facile solid-state reaction method in air atmosphere. The crystal structure and phase purity of the phosphors were analyzed by X-ray diffraction analysis. Orthorhombic structural morphology was identified by scanning electron microscopy. The phosphate groups in the phosphor were confirmed by Fourier transform infrared analysis. Bandgap of the phosphor was calculated from the diffuse reflectance spectra data using Kubelka-Munk function. Under 395-nm UV excitation, the phosphors show signs of emitting red color due to the D-5(0) -> F-7(2) transition. In accordance with Judd-Ofelt theory, spectroscopic parameters such as oscillator intensity parameter Omega(t) (t = 2), spontaneous emission probabilities, fluorescence branching ratios and radiative lifetimes were calculated and analyzed for the first time in this system.

Modeling the co-transport of viruses and colloids in unsaturated porous media

A mathematical model is developed to simulate the co-transport of viruses and colloids in unsaturated porous media under steady-state flow conditions. The virus attachment to the mobile and immobile colloids is described using a linear reversible kinetic model. Colloid transport is assumed to be decoupled from virus transport; that is, we assume that colloids are not affected by the presence of attached viruses on their surface. The governing equations,are solved numerically using an alternating three-step operator splitting approach. The model is verified by fitting three sets of experimental data published in the literature: (1) Syngouna and Chrysikopoulos (2013) and (2) Walshe et al. (2010), both on the co-transport of viruses and clay colloids under saturated conditions, and (3) Syngouna and Cluysikopoulos (2015) for the co-transport of viruses and clay colloids under unsaturated conditions. We found a good agreement between observed and fitted breakthrough curves (BTCs) under both saturated and unsaturated conditions. Then, the developed model was used to simulate the co-transport of viruses and colloids in porous media under unsaturated conditions, with the aim of understanding the relative importance of various processes on the co-transport of viruses and colloids in unsaturated porous media. The virus retention in porous media in the presence of colloids is greater during unsaturated conditions as compared to the saturated conditions due to: (1) virus attachment to the air-water interface (AWI), and (2) co-deposition of colloids with attached viruses on its surface to the AWL A sensitivity analysis of the model to various parameters showed that the virus attachment to AWI is the most sensitive parameter affecting the BTCs of both free viruses and total mobile viruses and has a significant effect on all parts of the BTC. The free and the total mobile viruses BTCs are mainly influenced by parameters describing virus attachment to the AIM, virus interaction with mobile and immobile colloids, virus attachment to solid-water interface (SWI), and colloid interaction with SWI and AWL The virus BTC is relatively insensitive to parameters describing the maximum adsorption capacity of the AWI for colloids, inlet colloid concentration, virus detachment rate coefficient from the SW!, maximum adsorption capacity of the AWI for viruses and inlet virus concentration. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Linking monazite geochronology with fluid infiltration and metamorphic histories: Nature and experiment

Migmatised metapelites from the Kodaikanal region, central Madurai Block, southern India have undergone ultrahigh-temperature metamorphism (950-1000 degrees C; 7-8 kbar). In-situ electron microprobe Th-U-Pb isochron (CHIME) dating of monazites in a leucosome and surrounding silica-saturated and silica-poor restites from the same outcrop indicates three principal ages that can be linked to the evolutionary history of these rocks. Monazite grains from the silica-saturated restite have well-defined, inherited cores with thick rims that yield an age of ca. 1684 Ma. This either dates the metamorphism of the original metapelite or is a detrital age of inherited monazite. Monazite grains from the silica-poor restite, thick rims from the silica-saturated restite, and monazite cores from the leucosome have ages ranging from 520 to 540 Ma suggesting a mean age of 530 Ma within the error bars. In the leucosome the altered rim of the monazite gives an age of ca. 502 Ma. Alteration takes the form of Th-depleted lobes of monazite with sharp curvilinear boundaries extending from the monazite grain rim into the core. We have replicated experimentally these altered rims in a monazite-leucosome experiment at 800 degrees C and 2 kbar. This experiment, coupled with earlier published monazite-fluid experiments involving high pH alkali-bearing fluids at high P-T, helps to confirm the idea that alkali-bearing fluids, in the melt and along grain boundaries during crystallization, were responsible for the formation of the altered monazite grain rims via the process of coupled dissolution-reprecipitation. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Make or buy decision in the context of manufacturing strategy

This paper describes an approach to structuring the make or buy decision process, basing it firmly in the context of an overall manufacturing strategy. The work has been carried out jointly by the University of Cambridge Manufacturing Engineering Group and Lucas Industries. A review of the current state of ideas surrounding the linked issues of vertical integration and make or buy decisions is presented. Important features of the approach include identification of core manufacturing capabilities, assessment of the role of technology in manufacturing, the development of a cost model to support make or buy decisions and a review of the strategic implications of varying degrees of vertical integration.

Modal scattering at an impedance transition in a lined flow duct

An explicit Wiener-Hopf solution is derived to describe the scattering of duct modes at a hard-soft wall impedance transition in a circular duct with uniform mean flow. Specifically, we have a circular duct r = 1, - ∞ < x < ∞ with mean flow Mach number M > 0 and a hard wall along x < 0 and a wall of impedance Z along x > 0. A minimum edge condition at x = 0 requires a continuous wall streamline r = 1 + h(x, t), no more singular than h = Ο(x1/2) for x ↓ 0. A mode, incident from x < 0, scatters at x = 0 into a series of reflected modes and a series of transmitted modes. Of particular interest is the role of a possible instability along the lined wall in combination with the edge singularity. If one of the "upstream" running modes is to be interpreted as a downstream-running instability, we have an extra degree of freedom in the Wiener-Hopf analysis that can be resolved by application of some form of Kutta condition at x = 0, for example a more stringent edge condition where h = Ο(x3/2) at the downstream side. The question of the instability requires an investigation of the modes in the complex frequency plane and therefore depends on the chosen impedance model, since Z = Z (ω) is essentially frequency dependent. The usual causality condition by Briggs and Bers appears to be not applicable here because it requires a temporal growth rate bounded for all real axial wave numbers. The alternative Crighton-Leppington criterion, however, is applicable and confirms that the suspected mode is usually unstable. In general, the effect of this Kutta condition is significant, but it is particularly large for the plane wave at low frequencies and should therefore be easily measurable. For ω → 0, the modulus fends to |R001| → (1 + M)/(1 -M) without and to 1 with Kutta condition, while the end correction tends to ∞ without and to a finite value with Kutta condition. This is exactly the same behaviour as found for reflection at a pipe exit with flow, irrespective if this is uniform or jet flow.

Relation between Stabilization Energy, Crystal Field Coefficient and the Magnetic Exchange Interaction for Tb3+ Ion

Based on a single ion model, Hamiltonian of the simplest form about magnetocrystalline anisotropy for Tb3+ ion was solved by using the numerical method. The relation between the stabilization energy, crystal field coefficient B-2(0) and the magnetic exchange interaction was studied as temperature approaches to 0 K. The results show that the stabilization energy contributed by Tb3+ is linear with crystal field coefficient B-2(0) approximately, but it is insensitive to the change of magnetic exchange interaction for the strong magnetic substances such as TbCo5, Tb2Co17 and Tb2Fe14B compounds.

Comportamiento agronomico, fitosanitario y calidad de grano de tres hibridos y cuatro variedades comerciales de cafe (Coffea arabica L.) agroforestal en Masatepe, Nicaragua

Se establecieron parce las en el Centro Jardín Botánico y Campos Azúles (Masatepe, Masaya) las variedades de café Pacas , Catrenic, Pacas injerta sobre Robusta, Catrenic injerta sobre Robusta y tres híbrido F1: Caturra 9*ET 15 L2, A.30 ( Híbrido 2), Caturra * ET 15 L3, A17 ( Híbrid o 3) y T 5296*ET6 L.13, A.12 ( Híbrido 4) , con el propósito de determinar el comportamiento fitosanitario, productivo y de calidad de grano . Se midieron de octubre 2006 a diciembre 2007 , variables morfológicas y fitosanitarias de la planta de café y d el 2004 al 2007 componentes producción de grano y a nális is físico organoléptico del grano de café verde. Los datos fueron evaluados mediante análisis de varianza para experimentos unifactoriables en bloques completos al azar con cuatro y ocho repeticiones par a e l factor variedades . E l área de muestreo fue con stituida por 12 plantas a 2 x 1. 25, café establecido bajo sombra de Inga laurina (Sw.) Willd , Simarouba glauca DC ; Samanea Saman (Jacq.) Merr , Tabebuia rosea (Bertol.) DC en combinación con fertilización orgánica moderado (OM) y convencional moderado (CM). Los resultados indican que las variedades comerciales Pacas y Catrenic obtuvieron mayo r altura de 160.14 a 190. 61 los híbridos e xpre saron un diámetro de tronco superior , evidenciaron también menor desarr ollo de ramas secundarias productivas, pero una mayo r cantidad de ramas primarias y superior área de copa . Pacas mostró mayo r i ncidencia de H. vastatrix Berk y Br , mientras que Catrenic presento resistencia. Leucoptera coffeella Guerin - Meneville , Colletotr ichum coffeanum Noack , Chasparria en frutos e H y pot h enemus hampie Ferrari no su peraron niveles de incidencia tolerable en ninguna variedad. Ante Cercospora coffeicola Berk y Cooke los Híbrido 2 e Híbrido 3 expresaron susceptibilidad. Catrenic obtuvo el may o r peso de fruto, requiriendo menor número de frutos para componer un kilogramo de café uva. El mayo r rendimiento de caf é en el tiempo fue presentado por el Híbrido 2 , aumentando 314 kg a 65 kg oro superior a l Híbrido 3 y 4. Todas las variedades producen l os mayo res porcentajes de granos con cribas entre 15 a 17, en las tres cosechas. Tanto Pacas y Híbrido 2 expresaron un a calidad buena de acidez en el 37. 5 % y 25 % respectivamente de l total de las muestras. El aroma y cuerpo obtenido por Híbrido 4, Híbrido 2 y Catrenic fue superior. El tipo de café producido se clasific ó en Tipo Lavado Nicaragua (GW) en la mayo r proporción de muestras y Tipo Estri ctamente de Altura (SHG) donde Híbrido 2 y Catrenic obtuvieron la mayo r distribución . Según los resultados antes descritos, las siete variedades desarrollaron un café de tipo BB mercado de exigencia

Caracterización in situ de germoplasma de chayote (Sechium edule (Jacq.) Swartz) en la comunidad El Castillito, Las Sabanas, Madriz

El presente trabajo se realizó para determinar variación fenotípica en un muestreo in situ en pataste o chayote [Sechium edule (Jacq.) Sw.] existente en la comunidad El Castillito, municipio de Las Sabanas, departamento de Madriz. Se muestrearon 35 accesiones de chayote, y se midieron 34 variables cuantitativas y cualitativas, en las que se pueden mencionar el tamaño de fruto y semilla, forma y color del fruto, presencia de espinas y cantidad de fibra, entre otras. Se utilizó un análisis descript ivo, análisis de correlación, análisis de componentes principales y análisis de conglomerados. Se muestrearon frutos de coloración crema hasta verde oscuro, frutos de forma redonda, ovoide o alargada, con presencia de espinas. Se determinó correlación entre las variables cuantitativas, y mediante los tres primeros Componentes Principales se aisló el 60% de la variación total. El análisis de conglomerado mediante el método Ward y la distancia de Gower agrupó a las 35 accesiones recolectadas en 6 grupos sobresaliendo la longitud, espesor y peso de fruto, así como el peso de semilla, forma del fruto, presencia de espinas , costillas en el pericarpio, y el color del fruto. Se concluye que los materiales muestreados presentaron variación en muchas características cuantitativas y cualitativas.

Fertilidad del suelo en tres sistemas de manejo en café (Coffea arabica L.) y su efecto en el rendimiento, Masatepe - Masaya

El objetivo de este estudio fue comparar la influencia de tres sistemas de manejo en café sobre la fertilidad física, química y biológica del suelo y el rendimiento en café oro en el municipio de Masatepe, departamento de Masaya, Nicaragua en el período de julio del 2009 a enero del 2010. El tratamiento uno (orgánico intensivo) estuvo conformado por dos especies leguminosas como sombra, Inga laurina (Sw.) Willd (guaba) y Samanea saman (Jacq.) Merrill (genízaro), más aplicaciones por planta de 2.27 kg de pulpa de café (9 080 kg ha-1) e igual cantidad de gallinaza. El tratamiento dos (orgánico extensivo) involucra 2.27 kg de pulpa de café bajo las mismas especies arbóreas y un tercer tratamiento a plena exposición solar (convencional extensivo) con aplicaciones por planta de 17 gramos (68 kg ha-1) de fertilizante 27-9-18 en junio, 35 gramos (140 kgha-1) de 12-30-10 en septiembre y 20 gramos (80 kg ha-1) de urea más 5 gramos (20 kg ha-1) de KCl en octubre. Se utilizó un arreglo unifactorial en diseño de bloques completo al azar, evaluándose las variables materia orgánica, nitrógeno total, capacidad de intercambio catiónico, porosidad, retención de humedad, y diversidad de la macrofauna del suelo. Se efectuaron un muestreo de suelo en el mes de julio de 2009 y otro en enero de 2010. Los resultados fueron analizados por diferencias mínimas significativas y en el caso de la macrofauna a través del índice de Shannon-Wiener. Los programas estadísticos utilizados fueron InfoStat profesional y Past versión 1.29, éste último para el análisis de la biodiversidad del suelo. No se encontraron diferencias estadísticas en los componentes de la fertilidad física y química del suelo, pero se observa una tendencia a disminuir en el sistema manejado convencionalmente. La mayor diversidad de macrofauna se presentó en los sistemas manejados orgánicamente. El rendimiento de café oro se comport ó de forma variada, siendo mejor estadísticamente el sistema convencional extensivo en el primer ciclo agrícola (2002-2003), con un rendimiento de 305kg ha-1. Posteriormente en el resto de los ciclos no se presentan diferencias significativas pero se observa un comportamiento alterno de mayor rendimiento entre el sistema orgánico intensivo y el convencional extensivo.

Sistemas de manejo en café (Coffea arabica L.) y su efecto en la fertilidad del suelo y el rendimiento del café oro, Masatepe, Masaya

El objetivo de este estudio fue comparar la influencia de tres sistemas de manejo en café sobre la fertilidad física, química y biológica del suelo y el rendimiento en café oro en el municipio de Masatepe, departamento de Masaya, Nicaragua en el período de julio del 2009 a enero del 2010. El tratamiento orgánico intensivo (OI) estuvo conformado por dos especies leguminosas como sombra, Inga laurina (Sw.) Willd (guaba) y Samanea saman (Jacq.) Merrill (genízaro), más aplicaciones por planta de 2.27 kg de pulpa de café (9 080 kg ha -1 ) e igual cantidad de gallinaza. El tratamiento orgánico extensivo (OE) involucra 2.27 kg de pulpa de café bajo las mismas especies arbóreas y un tercer tratamiento a plena exposición solar denominado convencional extensivo (CE) con aplicaciones por planta de 17 gramos (68 kg ha -1 ) de fertilizante 27- 9-18 en junio, 35 gramos (140 kg ha -1 ) de 12-30-10 en septiembre y 20 gramos (80 kg ha -1 ) de urea más 5 gramos (20 kg ha -1 ) de KCl en octubre. Se utilizó un arreglo unifactorial en diseño de bloques completo al azar, evaluándose las variables materia orgánica, nitrógeno total, capacidad de intercambio catiónico, porosidad, retención de humedad, y diversidad de la macrofauna del suelo. Se efectuaron un muestreo de suelo en el mes de julio de 2009 y otro en enero de 2010. Los resultados fueron analizados por diferencias mínimas significativas y en el caso de la macrofauna a través del índice de Shannon-Wiener. Los programas estadísticos utilizados fueron InfoStat profesional y Past versión 1.29, éste último para el análisis de la biodiversidad del suelo. No se encontraron diferencias estadísticas en los componentes de la fertilidad física y química del suelo, pero se observa una tendencia a disminuir en el sistema manejado convencionalmente. La mayor diversidad de macrofauna se presentó en los sistemas manejados orgánicamente. El rendimiento de café oro se comportó de forma variada, siendo mejor estadísticamente el sistema convencional extensivo en el primer ciclo agrícola (2002-2003), con un rendimiento de 305 kg ha -1 . Posteriormente en el resto de los ciclos no se presentan diferencias significativas pero se observa un comportamiento alterno de mayor rendimiento entre el sistema orgánico intensivo y el convencional extensivo.

Fertilidad del suelo bajo prácticas agroecológicas y manejo convencional en el cultivo de café, Nicaragua 2009 - 2010

La implementación de prácticas agroecológicas en plantaciones de café (Coffea arabica L.), es vital para el mantenimiento y aumento de la fertilidad de los suelos y el manejo sostenible del sistema. Este estudio se realizó de junio de 2009 a enero de 2010 en el Jardín Botánico y en el Centro Experimental Campos Azules, en Masatepe, Nicaragua, ubicados entre los 11°54” de latitud norte y 86° 09” de longitud oeste. El propósito fue evaluar dos prácticas agroecológicas y un manejo convencional en el cultivo de café sobre la fertilidad física, química y biológica del suelo. Se utilizó un arreglo unifactorial en diseño bloques completo al azar (BCA)con tres repeticiones. El tratamiento agroecológico uno consistió en la aplicación de 2.27 kg de pulpa de café más 1.82 kg de gallinaza por planta y aspersiones mensuales de dos litros de biofermentado con manejo mecánico y selectivo de los árboles de sombra y arvenses. En el segundo tratamiento agroecológico, se aplicó 2.27 kilogramos de pulpa de café por planta con igual manejo de árboles de sombra y arvenses que el agroecológico uno. En ambos tratamientos agroecologicos, las especies arbóreas fueron guaba [Inga laurina(Sw.) Willd] y genízaro [Samanea saman (Jacq) Merr., J. Wash]. El manejo convencional consistió en la aplicación de 318 kg ha-1de fertilizante sintético, aplicando 25% en forma de urea al 46% y el restante 75% a través de la fórmula 12-30-10 y 27-09-18 en tres aplicaciones durante la época lluviosa, así como dos aplicaciones foliares de microelementos y, herbicidas para el manejo de arvenses. Las variables fueron densidad aparente, porosidad, retención de agua, materia orgánica, nitrógeno total, carbono orgánico, pH, capacidad de intercambio catiónico, diversidad de macrofauna del suelo, cuantificación de bacterias y hongos. No existen diferencias entre los componentes de la fertilidad física y química del suelo, sin embargo, los sistemas con prácticas agroecológicas registran mayor porosidad y retención de humedad, y menor densidad aparente; así como valores más altos de materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico, carbono orgánico, nitrógeno total, pH e índices de diversidad de macrofauna. No se registra diferencia en las poblaciones de bacterias, pero sí de hongos en el período lluvioso. El rendimiento acumulado de café no difier e pero existe una tendencia en el sistema agroecológico uno al incremento e incluso a superar al manejo convencional. Los resultados sugieren que la implementación de prácticas agroecológicas contribuye de manera sustancial con la fertilidad global del suelo.

Estudio cualitativo y cuantitativo de algunas especies leguminosas nativas en los pastizales del noreste de Chontales

Con el fin de determinar la distribución y frecuencia de especies leguminosas nativas potencialmente forrajeras en los pastizales de la región noreste del departamento de Chontales, se llevo a efecto el presente estudio, que se inicio el 26 de febrero de 1975 y finalizo el 19 de mayo del mismo año. Se determino la distribución de las especies encontradas, realizando diez muestreos con un "área mínima" de 24 metros cuadrados en cada municipios de la zona. La frecuencia de las especies estudiadas se midió en una parcela de un metro cuadrado, en donde se contó el numero de plantas de cada especie. En toda las zona estudiada se encontró un total de 30 géneros, que se agruparon así: dos géneros con tres especies en Mimosaceas, un genero con dos especies en Caesalpinaceas y doce generos con 25 especies en Papilionáceas. En toda la zona estudiada se encontró un total de 30 géneros, que se agruparon asi: dos géneros con tres especies en Mimosaceas, un genero con dos especies en Caesalpinaceas y doce géneros con 25 especies en Papilionaceas. Del total se selecciono ocho géneros que incluyen catorce especies de la familia papilionaceas, tomando en cuenta su distribución, frecuencia y referencia sobre estas plantas como material potencialmente forrajero. De los parámetros en base a los que se analizo el ecosistema, solo la altitud de las localidades mostró ciertas diferencias, lo cual sugirió estudiar la correlación entre la frecuencia de cada especie y las alturas representadas en la localidad. A la especie que se observo con mejor distribución y frecuencia en toda el área fue Desmodium canum (Gmel.) Schinz et Thell, que se encontró aun en pastizales con condiciones muy adversas de manejo. Sin descontar desde luego, especies como: Centrosema virginianum (L) Benth., D. adscendens (Sw) DC., D. barbatum (L) Benth. et Oerst., Stylosanthes guianensis (Aubl.) Sw. y Rhynchosia longeracemosa Mart. & Gal. En el municipio de La Libertad fue donde se encontró el mayor numero de plantas leguminosas, ademas de estar presentes en el todas las especies incluidas en el estudio. Aunque es muy notorio el hecho de que en el municipio de Santo Tomas, a pesar de haberse encontrado el menor numero de especies, la frecuencia de plantas de cada una es mayor. El resultado de la encuesta indico que este tipo de plantas no son conocidas por el ganadero de esa zona considerándolas malas hierbas que destruyen los pastizales.