Monitoring of mechanical sugarcane harvesting through control charts

ABSTRACT Statistical process control in mechanized farming is a new way to assess operation quality. In this sense, we aimed to compare three statistical process control tools applied to losses in sugarcane mechanical harvesting to determine the best control chart template for this quality indicator. Losses were daily monitored in farms located within Triângulo Mineiro region, in Minas Gerais state, Brazil. They were carried over a period of 70 days in the 2014 harvest. At the end of the evaluation period, 194 samples were collected in total for each type of loss. The control charts used were individual values chart, moving average and exponentially weighted moving average. The quality indicators assessed during sugarcane harvest were the following loss types: full grinding wheel, stumps, fixed piece, whole cane, chips, loose piece and total losses. The control chart of individual values is the best option for monitoring losses in sugarcane mechanical harvesting, as it is of easier result interpretation, in comparison to the others.

Self assessment report for international accreditation - Bachelor's and Master's degree programmes in Mechanical Engineering

Itsearviointiraportissa kuvataan Lappeenrannan teknillisen yliopiston konetekniikan kandidaatin ja diplomi-insinöörin tutkinto-ohjelmat opetussuunnitelman 2011-2012 mukaisesti. Itsearviointiraportti on tuotettu saksalaisen ASIIN-akkreditointiorganisaation raportointimallin mukaisesti.

Containment Measures in Adolescent Psychiatric Care - Focus on Mechanical Restrain

Rajoitetoimet, erityisesti sitominen, nuorisopsykiatrisessa hoitotyössä Tutkimuksen tavoitteena oli kuvata ja syventää tietoa rajoitetoimien, erityisesti sitomisen, käytöstä nuorisopsykiatrisessa vastentahtoisessa osastohoidossa. Tutkimuksen tavoitteena oli kuvata hoitajien, lääkäreiden ja potilaiden asenteita eri rajoittamiskeinoja kohtaan nuorisopsykiatrisessa osastohoidossa, kerätä tietoa yhden vuoden aikana tapahtuneiden sitomisten määrästä ja luonteesta sekä kuvata potilaiden kokemuksia sitomisesta nuorisopsykiatrisen osastohoidon aikana. Tutkimus tuottaa arvokasta tietoa korkeatasoisten sitomiskäytäntöjen kehittämiseen nuorisopsykiatrisessa osastohoidossa, sekä sitomisten määrää vähentämällä että sitomistapoja kehittämällä. Tavoitteena on parantaa sidottujen potilaiden kliinistä hoitoa. Tutkimusaineisto kerättiin suomalaisilla, pääkaupunkiseudulle sijoittuvilla, nuorisopsykiatrisilla osastoilla neljässä vaiheessa lokakuun 2009 ja huhtikuun 2012 välisenä aikana. Helsingin ja Uudenmaan sairaanhoitopiirin (HUS) nuorisopsykiatrian erikoisalan seitsemän suljetun osaston hoitohenkilökunta sekä lääkärit suhtautuivat myönteisesti rajoittamistoimenpiteisiin. Nuorisopsykiatriset potilaat suhtautuivat rajoittamistoimenpiteisiin kriittisemmin kuin henkilökunta. Nuoret suhtautuivat myönteisimmin tarvittaessa annettavaan lääkitykseen, ajoittaiseen tarkkailuun ja kulun rajoittamiseen. Vähiten hyväksytty menetelmä oli verkkosänky. Nuoret arvioivat sitomisen kolmen vähiten hyväksytyn menetelmän joukkoon. Sitomisen esiintyvyys ja pitkien sitomisten määrä olivat korkeita tutkimukseen valituissa yksiköissä. Useimmat sidotut nuoret tiesivät syyn sitomiseensa, suhtautuivat siihen ambivalentisti nähden siinä sekä hyötyä että haittaa, pitäen sitä kuitenkin rangaistuksena. Huolimatta tästä, suurin osa haastatelluista nuorista koki, että joissain tilanteissa sitomista tarvitaan nuorisopsykiatrisessa osastohoidossa. Nuorilla oli monia ehdotuksia, kuinka parantaa sitomista käytännön osastohoidossa. Tämä väitöskirja tuottaa uutta tietoa eri rajoittamistoimenpiteiden ja sitomisen toteuttamisesta nuorisopsykiatrisessa osastohoidossa. Käytännön hoitotyön parantamiseksi nuorisopsykiatrisilla osastoilla tarvitaan laaja-alaista ja syvälle luotaavaa koulutusta, jotta rajoittamis-toimenpiteiden määrää voidaan vähentää. Myös kriisitilanteiden hallintaan tarvitaan uusia keinoja. Tietoa, kuvausta toimenpiteistä ja tilanteiden käsittelyä jälkikäteen tulee tarjota ala-ikäiselle potilaalle hänen kehitystasonsa huomioiden. Sitomisten määrää tulee vähentää ja niiden kestoa lyhentää. Nuorten tulee olla aktiivisesti mukana kehittämässä aggression hallintamenetelmiä suomalaisessa nuorisopsykiatrisessa osastohoidossa.

Microstructural and environmental effects on the mechanical properties of porous particle-polymer composites

Papper kan anses vara ett av de mest använda materialen i det dagliga livet. Tidskrifter, tidningar, böcker och diverse förpackningar är några exempel på pappersbaserade produkter. Papperets egenskaper måste anpassas till användningsändamålet. En tidskrift kräver t.ex. hög ljushet, opacitet och en slät yta hos papperet, medan dessa egenskaper är mindre viktiga för en dagstidning. Allt tryckpapper behöver vissa mekaniska egenskaper för att tåla vidarebearbetning såsom kalandrering, tryckning och vikning. Man kan bestryka papper för att förbättra dess optiska egenskaper och tryckbarhetsegenskaper. Vid bestrykning appliceras en dispersion av mineralpigment och polymerbindemedel som ett tunt lager på papperets yta. Bestrykningsskiktet kan ses som ett komplext, poröst kompositmaterial som även bidrar till papperets mekaniska egenskaper och dess processerbarhet i diverse konverteringsoperationer. Kravet på framställning av förmånligt papper med tillräckliga styrkeegenskaper ställer allt högre krav på optimeringen av pappersbestrykningsskiktets egenskaper och produktionskostnader. Målet med detta arbete var att förstå sambandet mellan pigmentbestrykningsskiktets mikrostruktur och dess makroskopiska, mekaniska egenskaper. Resultaten visar att adhesionen i gränsytan mellan pigment och bindemedel är kritisk för bestrykningsskiktets förmåga att bära mekanisk belastning. Polära vätskor är vanliga i tryckfärger och kan, eftersom de påverkar syra/bas-interaktionerna mellan pigment och latexbindemedel, försvaga denna adhesion. Resultaten tyder på att ytstyrkan hos bestruket papper kan höjas genom användning av bifunktionella dispergeringsmedel för mineralpigment. Detta medför inbesparingar i pappersproduktionen eftersom mängden bindemedel, den dyraste komponenten i bestrykningsskiktet, kan minskas.

Critical aspects on the behavior of material from the mechanical tool-workpiece interaction in single point diamond turning

Some material aspects such as grain size, purity and anisotropy exert an important influence on surface quality, especially in single point diamond turning. The aim of this paper is to present and discuss some critical factors that can limit the accuracy of ultraprecision machining of non-ferrous metals and to identify the effects of them on the cutting mechanism with single point diamond tools. This will be carried out through observations of machined surfaces and chips produced using optical and scanning electron microscopy. Solutions to reduce the influence of some of these limiting factors related with the mechanism of generation of mirror-like surfaces will be discussed.

Non-linear analysis of laminated metal matrix composites by an integrated micro/macro-mechanical model

The present paper describes an integrated micro/macro mechanical study of the elastic-viscoplastic behavior of unidirectional metal matrix composites (MMC). The micromechanical analysis of the elastic moduli is based on the Composites Cylinder Assemblage model (CCA) with comparisons also draw with a Representative Unit Cell (RUC) technique. These "homogenization" techniques are later incorporated into the Vanishing Fiber Diameter (VFD) model and a new formulation is proposed. The concept of a smeared element procedure is employed in conjunction with two different versions of the Bodner and Partom elastic-viscoplastic constitutive model for the associated macroscopic analysis. The formulations developed are also compared against experimental and analytical results available in the literature.

Modelling of mechanical properties of CRFC composites under flexure loading

Carbon Fibre Reinforced Carbon (CFRC) Composites are increasing their applications due to their high strength and Young’s Modulus at high temperatures in inert atmosphere. Although much work has been done on processing and structure and properties relationship, few studies have addressed the modelling of mechanical properties. This work is divided in two parts. In the first part, a modelling of mechanical properties was carried out for two bi-directional composites using a model based on the Bernoulli-Euler theory for symmetric laminated beams. In the second part, acoustic emission (AE) was used as an auxiliary technique for monitoring the failure process of the composites. Differences in fracture behaviour are reflected in patterns of AE.

Using passive techniques for vibration damping in mechanical systems

This paper examines two passive techniques for vibration reduction in mechanical systems: the first one is based on dynamic vibration absorbers (DVAs) and the second uses resonant circuit shunted (RCS) piezoceramics. Genetic algorithms are used to determine the optimal design parameters with respect to performance indexes, which are associated with the dynamical behavior of the system over selected frequency bands. The calculation of the frequency response functions (FRFs) of the composite structure (primary system + DVAs) is performed through a substructure coupling technique. A modal technique is used to determine the frequency response function of the structure containing shunted piezoceramics which are bonded to the primary structure. The use of both techniques simultaneously on the same structure is investigated. The methodology developed is illustrated by numerical applications in which the primary structure is represented by simple Euler-Bernoulli beams. However, the design aspects of vibration control devices presented in this paper can be extended to more complex structures.

Is there correlation between the turbulent eddies size and mechanical hemolysis ?

Hemolytic profile of an artificial device chronically implanted in the cardiovascular system may represent the difference between the success and failure in its long-term performance. Last decades have witnessed efforts on the development of methods capable of predicting red blood cell damage in artificial organs. However, all of them have had limited success to predict hemolysis. The primary cause of this problem is that such models do not take into consideration structures of turbulent flow. The present paper demonstrates that microscopic measurable occurrences of the turbulent flow may be linked to red blood cell trauma. This study suggests that if the smallest turbulent eddies dimension is under 10 m m hemolysis is not dependent on the exposure time and the red blood cells damage depends only on the dissipation of the turbulent energy in the erythrocyte membrane. The analysis reported here opens the possibility of mapping the flow field in artificial assist devices based on the smallest eddy length scales. This is a promising new trend and should be considered in the designing requirements of the next generations of artificial organs.

Effect of particle morphology on the mechanical and thermo-mechanical behavior of polymer composites

Fiber reinforced polymer composites have been used in many applications, such as in automobile, aerospace and naval industries, due basically to their high strength-to-weight and modulus-to-weight, among other properties. Even though particles are usually not able to lead to the level of reinforcement of fibers, particle reinforced polymer composites have been proposed for many new applications due to their low cost, easy fabrication and isotropic properties. In this work, polymer composites were prepared by incorporating glass particles of different morphologies on poly(aryl sulfones) matrices. Particles with aspect ratios equal to 1, 2.5 and 10 were used. The prepared composites were characterized using electron microscopy and thermal analysis. Mechanical properties of the composites were evaluated using a four-point bending test. The thermo-mechanical behavior of the obtained composites was also investigated. The results showed that the morphology of the particles alter significantly the mechanical properties of composites. Particles with larger values of aspect ratio led to large elastic modulus but low levels of strain at failure. This result was explained by modeling the thermo-mechanical behavior of the composites using a viscoelastic model. Parameters of the model, obtained from a Cole-Cole type of plot, demonstrated that interactions at the polymer-reinforcing agent interface were higher for composites with large aspect ratio particles. Higher levels of interactions at interfaces can lead to higher degrees of stress transfer and, consequently, to composites with large elastic modulus, as experimentally observed.

Escape in a nonideal electro-mechanical system

In this work a particular system is investigated consisting of a pendulum whose point of support is vibrated along a horizontal guide by a two bar linkage driven from a DC motor, considered as a limited power source. This system is nonideal since the oscillatory motion of the pendulum influences the speed of the motor and vice-versa, reflecting in a more complicated dynamical process. This work comprises the investigation of the phenomena that appear when the frequency of the pendulum draws near a secondary resonance region, due to the existing nonlinear interactions in the system. Also in this domain due to the power limitation of the motor, the frequency of the pendulum can be captured at resonance modifying completely the final response of the system. This behavior is known as Sommerfeld effect and it will be studied here for a nonlinear system.

Magnesium hydroxide-based peroxide bleaching of high-brightness mechanical pulps

A high final brightness is desired in most paper and board products. This requires bleaching processes that are able to produce high-brightness pulps. Mechanical pulps are widely bleached for high brightness using alkaline hydrogen peroxide with traditional sodium hydroxide and sodium silicate as additives. With high doses however, peroxide bleaching causes high organic loads in the mill effluent and anionic trash carry-over to papermaking. To alleviate the problems that arise from the use of sodium-based additives in peroxide bleaching, interest in the use of alternative magnesium-based chemicals has increased. In this study, a new, technical high-purity magnesium hydroxide-based bleaching additive was evaluated on laboratory-scale, pilot-scale and mill-scale experiments and trials for its ability to produce a high brightness in peroxide bleaching without the known problems of sodium-based chemicals. The key findings of this study include: a high brightening potential of peroxide bleaching using the Mg(OH)2-based additive, significant reductions (40-70%) in all categories of environmental load, and cationic demand lowered by 60-70% in bleached pulp with no loss in strength properties or in sheet bulk. When used in TMP refiner bleaching, the Mg(OH)2-based additive resulted in savings in specific energy consumption and provided a good bleaching response.

Action of laccase on mechanical softwood pulps

Träfibrernas naturliga egenskaper begränsar deras användning i många tillämpningar. Träfibrernas egenskaper kan modifieras genom att binda nya komponenter med önskade egenskaper till fiberns yta. DI Stina Grönqvist bevisade i sin avhandling att nya funktionella grupper kan bindas till ligninhaltiga träfibrer genom att aktivera ytligninet med lackasenzym. Resultaten kan utnyttjas till att förbättra de traditionella träfibrernas och fiberprodukternas egenskaper samt att hitta nya tillämpningar för träfibrerna. ”Om träfibrerna t.ex. modifieras så att de blir vattenavstötande kan de modifierade träfibrerna användas istället för plast i förpackningar” berättar Stina Grönqvist. Syftet med denna avhandling var att undersöka effekterna av lackasenzym på TMP (termomekanisk massa) och dess fraktioner. I Finland tillverkas TMP av gran och massan innehåller rikligt med lignin. När ytligninet på träfibrernas yta modifieras med hjälp av oxiderande enzymer, såsom lackas, bildas reaktiva radikaler i ligninen på fibrernas ytor. De bildade radikalerna kan utnyttjas till att binda komponenter med nya egenskaper till fiberytan. För att kunna utnyttja den fulla potentialen av den lackasbaserade modifieringsmetoden behövs mera information om så väl de faktorer som påverkar bildningen av radikaler som om mekanismerna hur de nya komponenterna binds till fibrerna ___________________________________ Puukuitujen luontaiset ominaisuudet rajoittavat niiden hyödyntämistä joissakin sovelluksissa. Ominaisuuksia voidaan kuitenkin muuttaa liittämällä kuidun pintaan uusia yhdisteitä. DI Stina Grönqvist osoitti väitöstyössään, että uusia kuitujen ominaisuuksia muuttavia funktionaalisia yhdisteitä voidaan sitoa ligniinipitoisiin puukuituihin aktivoimalla kuitujen pinnan ligniiniä lakkaasi-entsyymillä. Tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää ligniinipitoisten puukuitujen ominaisuuksien parantamiseen ja jopa täysin uusien ominaisuuksien kehittämiseen. ”Jos kuituja muutetaan vettä hylkiväksi sitomalla kuituihin vettä hylkiviä yhdisteitä entsyymien avulla, voidaan puukuituja käyttää korvaamaan muovia pakkauksissa”, kertoo Stina Grönqvist. Väitöstyön kohteena oli TMP-massan eli kuumahiertämällä valmistetun mekaanisen puumassojen ja niiden fraktioiden muokkaaminen lakkaasi-entsyymillä (TMP, Thermomechanical pulp). Suomalainen TMP-massa valmistetaan kuusesta ja siinä on runsaasti muokkaamatonta ligniiniä. Kun puukuidun pinnan ligniiniä muokataan hapettavilla entsyymeillä, muodostuu kuidun pintaan reaktiivisia radikaaleja. Syntyneiden radikaalien avulla kuituihin voidaan liittää yhdisteitä, jotka antavat kuidulle uusia ominaisuuksia. Menetelmän tarjoamien mahdollisuuksien hyödyntämiseksi tarvitaan tietoa kuidun radikalisointiin ja yhdisteiden liittämiseen vaikuttavista tekijöistä.

Comparison study of two competing models of an all mechanical power transmission system

A comparison between two competing models of an all mechanical power transmission system is studied by using Dymola –software as the simulation tool. This tool is compared with Matlab/ Simulink –software by using functionality, user-friendliness and price as comparison criteria. In this research we assume that the torque is balanceable and transmission ratios are calculated. Using kinematic connection sketches of the two transmission models, simulation models are built into the Dymola simulation environment. Models of transmission systems are modified according to simulation results to achieve a continuous variable transmission ratio. Simulation results are compared between the two transmission systems. The main features of Dymola and MATLAB/ Simulink are compared. Advantages and disadvantages of the two softwares are analyzed and compared.