Modeling and mesoscopic damage constitutive relation of brittle short-fiber-reinforced composites

Aimed at brittle composites reinforced by randomly distributed short-fibers with a relatively large aspect ratio, stiffness modulus and strength, a mesoscopic material model was proposed. Based on the statistical description, damage mechanisms, damage-induced anisotropy, damage rate effect and stress redistribution, the constitutive relation were derived. By taking glass fiber reinforced polypropylene polymers as an example, the effect of initial orientation distribution of fibers, damage-induced anisotropy, and damage-rate effect on macro-behaviors of composites were quantitatively analyzed. The theoretical predictions compared favorably with the experimental results.

Thermocapillary flow in an annular liquid layer painted on a moving fiber

In the present paper, a theoretical model is studied on the flow in the liquid annular film, which is ejected from a vessel with relatively higher temperature and painted on the moving solid fiber. A temperature gradient, driving a thermocapillary flow, is formed on the free surface because of the heat transfer from the liquid with relatively higher temperature to the environmental gas with relatively lower temperature. The thermocapillary flow may change the radii profile of the liquid film. This process analyzed is based on the approximations of lubrication theory and perturbation theory, and the equation of the liquid layer radii and the process of thermal hydrodynamics in the liquid layer are solved for a temperature distribution on the solid fiber.

Experimental Study on Dynamic Properties of High Strength Fiber Clusters

In this paper, the dynamic behaviors of several kinds of high strength fibers, including Kevlar, UHMPE, glass fibers, carbon fibers etc., are investigated experimentally, with a Split Hopkinson Tension Bar (SHTB). The effect of strain rate on the modulus, strength, failure strain and failure characteristics of fibers, under impact loading, is analyzed with the relative stress vs. strain curves. At the same time, the mechanism about the rate dependence of mechanical behaviors of various fibers is discussed based on the understanding on the microstructures and deformation models of materials. Some comments are also presented on the decentralization of experimental results, and a new method called traveling wave method is presented to increase the experimental accuracy. Research results obtained in this paper will benefit to understand the energy absorption and to build up the constitutive law of protective materials reinforced by high strength fibers.

Sistematización de la información sobre dendroenergía existente en la región del Pacífico y Central de Nicaragua, período 1993-2012

La leña es la forma más simple de biomasa utilizada en los hogares del mundo. En Nicaragua, casi el cincuenta por ciento de los nicaragüenses cocinan con leña y carbón. Esta demanda de leña ha provocado sobre explotación del bosque seco del Pacifico de Nicaragua, ocasionando degradación progresiva del bosque. La información dendroenergética de los focos de producción de leña se encuentra dispersa y desorganizada, esto justifica la realización del presente estudio de sistematización, que servirá para establecer lineamientos básicos sobre las pautas a seguir al momento de la planificación, seguimiento y evaluación de proyectos y/o programas dendroenergéticos. La información se recolectó a través de entrevistas dirigidas a responsables administrativos o técnicos de cada entidad relevante del sector dendroenerg ético. Adicionalmente se recolectó información bibliográfica de documentos físicos y electrónicos. La información se organizó en cuatro tópicos: Leyes/políticas: se identificó la necesidad de la formulación y adición de leyes y/o políticas que promuevan y faciliten la inversión en proyectos de generación eléctrica renovable; Investigaciones/estudios/publicaciones: se observa buena cantidad de investigaciones y documentos educativos, sin embargo, están desactualizados y sin contenido ambiental completo; Organización, poca vinculación de las instancias gubernamentales del sector con los actores locales como las asociaciones, cooperativas y productores individuales; Producción/comercialización, limitada a actividades de plantación y producción de plántulas con fines energéticos. En conclusión, el sector dendroenergético en Nicaragua es poco atractivo a la inversión por los procedimientos administrativos, las normas jurídicas y la falta de mecanismos de incentivos y créditos. Las cooperativas y asociaciones no están bien vinculadas entre ellas, lo que no les permite incidir en políticas a favor del sector. Sin embargo, se detectan aspectos positivos, como La Estrategia de Leña y Carbón y la inserción en muchos hogares de las estufas mejoradas como mecanismo de ahorro dendroenergético.

A simple approach to the evaluation of fiber/matrix interfacial shear strength and fracture toughness

On the basis of microscopical analyses of the fiber distribution and longitudinal shear deformation in unidirectional fiber composites, a simple approach is presented for characterizing the interfacial sheer strength and fracture toughness.

Impact response and failure mechanisms of ultrahigh modulus polyethylene fiber composites and polyethylene fiber-carbon fiber hybrid composites

The impact response and failure mechanisms of ultrahigh modulus polyethylene (UHMPE) fiber composites and UHMPE fiber-carbon fiber hybrid composites have been investigated. Charpy impact, drop weight impact and high strain rate impact experiments have been performed in order to study the impact resistance, notch sensitivity, strain rate sensitivity and hybrid effects. Results obtained from dynamic and quasi-static measurements have been compared. Because of the ductility of UHMPE fibers, the impact energy absorption of UHMPE fiber composites is very high, thereby leading to excellent damage tolerance. By hybridizing with UHMPE fibers, the impact properties of carbon fiber composites can be greatly improved. The impact and shock failure mechanisms of these composites are discussed.

Caracterización de sistemas de producción ganadera en las Comarcas de Copalar y San Pedro del Norte, Municipio de Bocanas de Paiwás, Zelaya Central

El presente trabajo se realizó con el objetivo de contribuir al desarrollo ganadero del micro región por medio de la caracterización de las actividades ganaderas de las Comarcas de Copalar y San Pedro del norte. El estudio se llevó a cabo en dos fases: Una fase preliminar de “diagnóstico, en la que se determinó, la disponibilidad y uso actual de los recursos en las fincas, tecnologías y características generales de los canales de comercialización y precios de los productos pecuarios generados por la actividad ganadera de las Comarcas. La segunda fase comprendió el procesamiento y computación de la información. La información relativa a los recursos pecuarios se procesó para cada uno de los eslabones de la cadena y en base a ello se estimaron los diferentes parámetros técnicos, productivos, reproductivos y elementos fuentes de ingresos y egresos determinándose así la rentabilidad de cada uno de los eslabones de la cadena. En los aspectos técnicos se determinó que la actividad de las fincas es la ganadería; ya que en promedio, el 92% de las áreas totales se destinan a esta actividad; existiendo solamente pastos naturales. Las cargas animales encontradas fluctuaron en un rango de 0.24 u.a/mz a 0.49 u.a/mz, siendo inferiores a las disponibilidades de pastos ; resultando las disponibilidades positivas. Las especies de pastos encontrados en mayor proporción en estas fincas son Asia (Panicum maximum) y Retana (Ischaemun indicum). En cuanto al manejo de potreros; encontramos que presentan un área promedio por potrero entre 27-29 mz. y realizan rotación de potreros cada 15-30 días. En relación al control de maleza se realizan chapeas más rondas dos veces al año y quemas cada dos, tres años.

A generalized self-consistent method accounting for fiber section shape

A three-phase confocal elliptical cylinder model is proposed for fiber-reinforced composites, in terms of which a generalized self-consistent method is developed for fiber-reinforced composites accounting for variations in fiber section shapes and randomness in fiber section orientation. The reasonableness of the fiber distribution function in the present model is shown. The dilute, self-consistent, differential and Mori-Tanaka methods are also extended to consider randomness in fiber section orientation in a statistical sense. A full comparison is made between various micromechanics methods and with the Hashin and Shtrikman's bounds. The present method provides convergent and reasonable results for a full range of variations in fiber section shapes (from circular fibers to ribbons), for a complete spectrum of the fiber volume fraction (from 0 to 1, and the latter limit shows the correct asymptotic behavior in the fully packed case) and for extreme types of the inclusion phases (from voids to rigid inclusions). A very different dependence of the five effective moduli on fiber section shapes is theoretically predicted, and it provides a reasonable explanation on the poor correlation between previous theory and experiment in the case of longitudinal shear modulus.

Estudio descriptivo de hembras bovinas gestantes sacrificadas en el Matadero Central S.A. "MACESA", Juigalpa, Nicaragua

El presente estudio se realizó con el objetivo de Generar información útil para determinar el impacto económico del sacrificio de hembras gestantes en el Matadero Central S.A. MACESA en Juigalpa, Chontales. Se realizó un estudio observacional de tipo transversal que mide la prevalencia de la enfermedad, y por eso suelen denominarse estudios d e prevalencia. Se tomaron todas las hembras sacrificadas en el matadero desde enero a junio 2007. Obteniéndose los siguientes resultados; de un total de 45,325 animales sacrificados de ambos sexos, correspondió a hembras un 13,6 % y de estas la prevalencia de gestantes fue del 34.43%. Del total de vacas gestantes sacrificadas, el 49.4% se encontraba en el primer tercio de la gestación, 37.5% en el segundo tercio y 13.04% en el tercer tercio respectivamente. Las patologías encontradas fueron, quistes ováricos, infantilismo, cérvix desviada, endometritis , maceración fetal y prolapso vaginal, por orden de importancia. Se deja de percibir la cantidad de $5, 301,376 dólares americanos, por sacrificar hembras gestantes y disminución del hato nacional en 12,260 animales.

Plastic constitutive behavior of short-fiber/particle reinforced composites

A cylindrical cell model based on continuum theory for plastic constitutive behavior of short-fiber/particle reinforced composites is proposed. The composite is idealized as uniformly distributed periodic arrays of aligned cells, and each cell consists of a cylindrical inclusion surrounded by a plastically deforming matrix. In the analysis, the non-uniform deformation field of the cell is decomposed into the sum of the first order approximate field and the trial additional deformation field. The precise deformation field are determined based on the minimum strain energy principle. Systematic calculation results are presented for the influence of reinforcement volume fraction and shape on the overall mechanical behavior of the composites. The results are in good agreement with the existing finite element analyses and the experimental results. This paper attempts to stimulate the work to get the analytical constitutive relation of short-fiber/particle reinforced composites.