Turveperävaunun väsymiskestävyyden parantaminen

Työssä tutkittiin turveperävaunun renkaan kiinnitysrakenteen väsymiskestävyyttä. Väsymiskestävyyden parantamiseksi renkaiden kiinnityskohdan muotoilu ja mitoitus suunniteltiin uudelleen. Suunnittelussa keskityttiin ensisijaisesti nimellisten ja rakenteellisten jännitysheilahdusten pienentämiseen. Sekä vanhan, että uuden rakenneratkaisun väsymiskestoikiä tarkasteltiin käyttämällä hot spot – menetelmää.

Rivan kärjen jännityskomponentit

Tässä kandidaatin työssä on tutkitti miten eri jännityskomponentit käyttäytyvät rivan kärjen läheisyydessä. Työssä tutkittiin kahta eri mallia, rivallista levyä ja rivallista levyä hitsauksesta johtuvalla kulmavetäymällä. Tutkimus suoritettiin FEA-analyysin avulla. Komponenttien käyttäytymistä tutkittiin sekä veto- että taivutuskuormituksella. Tuloksissa on verrattu miten kulmavetäymä vaikuttaa komponenttien syntyyn ja miten eri kuormituksilla saadut tulokset poikkeavat toisistaan.

Pituussuunnassa hitsatun rakenneputken väsymislujuus HF –hitsausta käytettäessä

Tässä diplomityössä määritettiin pituussuunnassa hitsatun rakenneputken väsymislujuus HF –hitsausta käytettäessä. Työn tavoitteena oli vertailla eri jälkikäsittelyjen ja kahden eri materiaalin vaikutusta väsymislujuuteen. Materiaaleina kokeissa oli Ruukki double grade ja Optim 700 Plus MH. Eurokoodi 3 ja IIW määrittelee kiinnityshitseille väsymiskestävyysluokaksi 125-140, kun SN -käyrän kaltevuus, m = 3. Koetuloksia vertailtiin näihin valmiiksi määriteltyihin väsymiskestävyysluokkiin. Ruukki Metals Oy toimitti koemateriaalin kahdenlaisia väsytyskokeita varten, joiden avulla väsymislujuus voitiin määrittää. Ensimmäinen koe suoritettiin värähtelyllä hyödyntäen rakenneputken ominaistaajuutta, jolloin kuormituksen rajajännityssuhde on -1. Toinen väsytyskoe suoritettiin rakenneputkista leikatuille väsytyssauvoille, missä pituussuuntainen HF –hitsi on keskellä sauvaa. Tämä väsytyskoe suoritettiin vetotykytyksellä rajajännityssuhteella 0,1. Väsytyskokeissa havaittiin, että kiinnityshitsi täyttää sille asetetut vaatimukset, koska murtumat tapahtuivat perusaineesta. Tällöin koetuloksia vertaillaan Eurokoodi 3:n perusaineen väsymisluokkaan 160, SN -käyrän kaltevuudella m = 5. Kaikkien koetulosten väsymiskestävyysluokan keskiarvoksi saatiin 185 95 %:n todennäköisyydellä. Tutkimuksessa saatiin arvokasta tietoa kahden eri materiaalin väsymislujuudesta. Materiaalilla ei kuitenkaan havaittu vaikutusta lujuuteen. Eri jälkikäsittelyt eli juuren puolen metallipurseen höyläys tai pituussuuntaisen hitsisauman hehkutus eivät vaikuttaneet väsymislujuuteen. Kokeissa väsymismurtuma ydintyi rakenneputken pinnalta olevista alkuvioista, joten putkien käsittelyä valmistuksen jälkeen voitaisiin parantaa.

Kestomagneettitahtikonekäyttöjen erot

Permanent magnet drives with nominal power over 10 kW were not a cost-sufficient system 25 years ago due to high material expenses. The improvements in motor drives, the rise in competition and the tightening of standards and regulations have caused that the PM-drives are more and more common in the over 10 kW nominal power range. The goal of this thesis is to research the performance in relation to nominal power of a PM-drive technique that is vastly increasing its popularity in fan related devices. The studied motor technique brushless direct current drive (BLDC) consists of a voltage source inverter, permanent motor and six-step-control. The reference drive is a brushless alternating current drive (BLAC) which consists of a VSI, PM and a hysteresis control. As a conclusion there are no major obstacles that would impede the BLDC-drive technique from expanding to larger power stages. The following factors must be taken into consideration when designing a BLDC-drive: motor’s current change rate, inverter switching frequency, motor’s nominal electric frequency, phase inductance and the current handling capability of the inverter. The fluctuating material costs create instability to the end prices of PM-motors that can in the worst case lead to diminished interest towards BLDC- and PM-drives in general.

Notchikololiitosten FE-analyysit

Työn kandidaatintyössä tutkittiin kolollisen levyrakenteen hot spot -jännityksiä ja väsymiskestävyyttä varioimalla kolon sädettä. Työssä haluttiin selvittää, kuinka hot spot -jännitykset, rakenteen kestoikä ja rakenteen kriittinen kohta muuttuvat, kun kolon sädettä muutetaan. Työn tavoitteena oli myös tutkia, kuinka laboratoriossa suoritettujen väsytyskokeiden ja tietokoneella laskettujen elementtimallien tulokset eroavat toisistaan.

Tilttisangan väsymiskestävyys

Kandidaatin työssä tutkittiin tilttisangan väsymiskestävyyttä laboratoriokokeella. Tilttisangalle laskettiin myös teoreettinen väsymiskestoikä nimellisen jännityksen menetelmällä. Tutkimustulosten perusteella havaittiin tilttisangan väsymisen kannalta kriittiseksi kohdaksi kuormaa kantamattoman korvakkeen hitsausliitos.

Effects of piperitenone oxide on the intestinal smooth muscle of the guinea pig

We investigated the effects of piperitenone oxide (PO), a major constituent of the essential oil of Mentha x villosa, on the guinea pig ileum. PO (30 to 740 µg/ml) relaxed basal tonus without significantly altering the resting membrane potential. In addition, PO relaxed preparations precontracted with either 60 mM K+ or 5 mM tetraethylammonium in a concentration-dependent manner. At concentrations from 0.1 to 10 µg/ml PO potentiated acetylcholine-induced contractions, while higher concentrations (>30 µg/ml) blocked this response. These higher PO concentrations also inhibited contractions induced by 60 mM K+. PO also blocked the components of acetylcholine contraction which are not sensitive to nifedipine or to solutions with nominal zero Ca2+ and EGTA. These results show that PO is a relaxant of intestinal smooth muscle and suggest that this activity may be mediated at least in part by an intracellular effect

Potential and Challenges of Analog Reconfigurable Computation in Modern and Future CMOS

In this work, the feasibility of the floating-gate technology in analog computing platforms in a scaled down general-purpose CMOS technology is considered. When the technology is scaled down the performance of analog circuits tends to get worse because the process parameters are optimized for digital transistors and the scaling involves the reduction of supply voltages. Generally, the challenge in analog circuit design is that all salient design metrics such as power, area, bandwidth and accuracy are interrelated. Furthermore, poor flexibility, i.e. lack of reconfigurability, the reuse of IP etc., can be considered the most severe weakness of analog hardware. On this account, digital calibration schemes are often required for improved performance or yield enhancement, whereas high flexibility/reconfigurability can not be easily achieved. Here, it is discussed whether it is possible to work around these obstacles by using floating-gate transistors (FGTs), and analyze problems associated with the practical implementation. FGT technology is attractive because it is electrically programmable and also features a charge-based built-in non-volatile memory. Apart from being ideal for canceling the circuit non-idealities due to process variations, the FGTs can also be used as computational or adaptive elements in analog circuits. The nominal gate oxide thickness in the deep sub-micron (DSM) processes is too thin to support robust charge retention and consequently the FGT becomes leaky. In principle, non-leaky FGTs can be implemented in a scaled down process without any special masks by using “double”-oxide transistors intended for providing devices that operate with higher supply voltages than general purpose devices. However, in practice the technology scaling poses several challenges which are addressed in this thesis. To provide a sufficiently wide-ranging survey, six prototype chips with varying complexity were implemented in four different DSM process nodes and investigated from this perspective. The focus is on non-leaky FGTs, but the presented autozeroing floating-gate amplifier (AFGA) demonstrates that leaky FGTs may also find a use. The simplest test structures contain only a few transistors, whereas the most complex experimental chip is an implementation of a spiking neural network (SNN) which comprises thousands of active and passive devices. More precisely, it is a fully connected (256 FGT synapses) two-layer spiking neural network (SNN), where the adaptive properties of FGT are taken advantage of. A compact realization of Spike Timing Dependent Plasticity (STDP) within the SNN is one of the key contributions of this thesis. Finally, the considerations in this thesis extend beyond CMOS to emerging nanodevices. To this end, one promising emerging nanoscale circuit element - memristor - is reviewed and its applicability for analog processing is considered. Furthermore, it is discussed how the FGT technology can be used to prototype computation paradigms compatible with these emerging two-terminal nanoscale devices in a mature and widely available CMOS technology.

Kaksivaiheisen lämmöntalteenottoprosessin soveltuvuus poistoilmanvaihtoiseen kerrostaloon

Diplomityön tavoitteena oli tarkastella perinteistä poistoilmanvaihtoa käyttävän kerrostalon lämmöntalteenottoa menetelmällä, joka yhdistää poistoilmalämpöpumpun ja maalämpöpumpun toiminnat. Nostamalla maalämpöpumpulle tulevan veden lämpötilaa saadaan nostettua järjestelmän COP-arvoa, jolla on suuri merkitys laitteen energiateknisen toiminnan kannalta. Laskelmat tehtiin Suomen rakennusmääräyskokoelman ohjeiden mukaisesti käyttämällä MX6- energiaohjelmaa sekä simuloimalla kylmäprosessia. Tulokset yhdistettiin taulukkolaskentaohjelmassa, ja näin saatiin teoreettinen säästölaskelma, joka perustuu arvioituun kuukausittaiseen energian keskikulutukseen, ts. taseeseen. Työssä todettiin, että poistoilmalämpöpumppu saattaisi kuluttaa poistoilman lämmöntalteenotossa liikaa sähköä, työssä tarkoitetulla tavalla. Kulutus olisi enemmän kuin maalämpöpumpun COP-arvon parantamisella saatava rahallinen hyöty. Koneellisen poistoilman välittämän energian tehokas käyttö on kuitenkin yksi mahdollisuus säästää maalämpöreikien poraamisessa, jos kerrostalossa harkittaisiin kokonaan maalämpöön siirtymistä.

Litiumin erotus väkevistä kloridiliuoksista ioninvaihdolla

Litiumioniakkujen kehityksen myötä litiumin tarve ja kysyntä ovat kasvaneet viime vuodet tasaisesti noin 10 % vuosivauhdilla. Kasvun on myös ennustettu jatkuvan samanlaisena tulevaisuudessa, jonka takia erilaiset litiumin erotusprosessit ovat nousseet tutkimuksen kohteeksi. Tärkeimmät litiumlähteet sijaitsevat suola-aavikoilla ja -järvillä, joihin litiumia on kerääntynyt suuria määriä maanpinnan läheisyyteen. Litiumia erotetaan suolatasangoilla aikaa vievissä haihdutus- ja saostusvaiheissa. Suolaliuokset sisältävät litiumin lisäksi muita metalleja, kuten magnesiumia, kalsiumia ja natriumia, joista etenkin magnesium häiritsee litiumin erotusta. Aikaisemmissa tutkimuksissa ei ole löydetty litiumille riittävän selektiivistä ioninvaihtohartsia. Tehdyissä tutkimuksissa muut metallit on usein erotettu selektiivisesti ennen litiumia ja litium on erotettu lopuksi. Litiumin erotusta voitaisiin parantaa, mikäli se onnistuisi selektiivisesti suoraan suolaliuoksesta. Tässä työssä tutkittiin litiumin selektiivistä erotusta magnesium- ja kalsiumpitoisesta väkevästä kloridiliuoksesta ioninvaihtohartseilla sekä molekyyliseulalla. Käytetyt neljä ioninvaihtohartsia olivat kaupallisia Puroliten hartseja: MN200, S940, CT151 ja A170. Molekyyliseula oli Sigman huokoskoon 4 Å zeoliittia. Kromatografisilla kolonnikokeilla saadut näytteet analysoitiin ICP-AES:lla. Tulosten perusteella ei yksikään tutkituista hartseista ja molekyyliseulasta ollut selektiivinen litiumille.

Statistical analysis of event-related potential elicited by verb-complement merge in Brazilian Portuguese

An interesting fact about language cognition is that stimulation involving incongruence in the merge operation between verb and complement has often been related to a negative event-related potential (ERP) of augmented amplitude and latency of ca. 400 ms - the N400. Using an automatic ERP latency and amplitude estimator to facilitate the recognition of waves with a low signal-to-noise ratio, the objective of the present study was to study the N400 statistically in 24 volunteers. Stimulation consisted of 80 experimental sentences (40 congruous and 40 incongruous), generated in Brazilian Portuguese, involving two distinct local verb-argument combinations (nominal object and pronominal object series). For each volunteer, the EEG was simultaneously acquired at 20 derivations, topographically localized according to the 10-20 International System. A computerized routine for automatic N400-peak marking (based on the ascendant zero-cross of the first waveform derivative) was applied to the estimated individual ERP waveform for congruous and incongruous sentences in both series for all ERP topographic derivations. Peak-to-peak N400 amplitude was significantly augmented (P < 0.05; one-sided Wilcoxon signed-rank test) due to incongruence in derivations F3, T3, C3, Cz, T5, P3, Pz, and P4 for nominal object series and in P3, Pz and P4 for pronominal object series. The results also indicated high inter-individual variability in ERP waveforms, suggesting that the usual procedure of grand averaging might not be considered a generally adequate approach. Hence, signal processing statistical techniques should be applied in neurolinguistic ERP studies allowing waveform analysis with low signal-to-noise ratio.

Are birth weight and maternal smoking during pregnancy associated with malnutrition and excess weight among school age children?

In the late 1980's child malnutrition was still prevalent in Brazil, and child obesity was beginning to rise in the richest regions of the country. To assess the extent of the nutritional transition during the period and the influence of birth weight and maternal smoking on the nutritional condition of schoolchildren, we estimated the prevalence of excess weight and malnutrition in a cohort of Brazilian schoolchildren from 1987 to 1989. We calculated the body mass index (BMI) of 8- to 10-year-old schoolchildren born in Ribeirão Preto in 1978/79. We considered children with a BMI <5th percentile (P5) to be malnourished, children with P5³BMInominal logistic regression. A total of 2797 schoolchildren were evaluated. There was a significant prevalence of malnutrition (9.5%) and excess weight already tended to increase (15.7%), while 6.4% of the children were obese. Excess weight was more prevalent among children attending private schools (odds ratio, OR = 2.27) and firstborn children (OR = 1.69). Maternal smoking during pregnancy protected against malnutrition (OR = 0.56), while children with lower birth weight were at higher risk for malnutrition (OR = 4.23). We conclude that a nutritional transition was under way while malnutrition was still present, but excess weight and related factors were already emerging.

Influence of depectinization in the ultrafiltration of West Indian cherry (Malpighia glabra L.) and pineapple (Ananas comosus (L.) Meer) juices

West Indian cherry (Malpighia glabra L.) and pineapple (Ananas comosus (L.) Meer)juice clarification by cross-flow UF, using polysulphone hollow fiber and ceramic tubular membranes with, respectively, nominal molecular weight cut off values of 100kDaltons and average pore diameters of 0.01mm, were studied. The influence of enzymatic treatment using enzyme concentrations of 20, 100 and 300mg/L, a time of 90min and a temperature of 40ºC for depectinization was verified. The juices were then clarified in a laboratory scale filtration unit, with an effective filtration area of 0.12m² for the polysulphone hollow fiber membrane and of 0.005m² for the ceramic tubular membranes. The influence of enzymatic treatment on viscosity, turbidity and total pectin of the juice, before ultrafiltration, is reported. Membrane performance was evaluated in terms of flow rate and clarity of the permeate. The permeate flow rate of depectinized pineapple juice was higher (30 - 60%) for both membranes. Depectinized West Indian cherry juice presented a lower permeate flow rate for the polysulphone hollow fiber membrane. The increase in permeate flow rate, with the use of the 300mg/L and 100mg/L enzyme concentration was not significant, so it is economically advantageous to ultrafilter depectinized juice, treated with an enzyme concentration of 20mg/L.

Estabilidade sensorial de suco de maracujá pronto para beber acondicionado em latas de aço

O estudo teve por objetivo avaliar a preservação das características sensoriais e físico-químicas de suco de maracujá pronto para beber acondicionado em latas de três peças em folha-de-flandres eletrossoldadas, com diferentes condições de envernizamento interno do corpo e costura lateral, através de teste de estocagem. O suco de maracujá foi acondicionado em latas com camada nominal interna de 2,0 g de Sn.m-2, com três sistemas de revestimento orgânico interno e condicionado a 25 e 35 °C durante 360 dias. Ocorreu um acentuado decréscimo do conteúdo de ácido ascórbico até os 180 dias, mantendo-se estável até 360 dias em todas as condições estudadas. A avaliação de cor demonstrou o escurecimento do suco até os 120 dias e posteriormente sua descoloração, entre os 300 e 360 dias, nas duas temperaturas estudadas. A avaliação sensorial durante a estocagem demonstrou desempenho similar para todas as latas, sendo inferior apenas para a lata Pó a 35 °C. As principais alterações verificadas no produto ao longo da estocagem foram associadas às alterações intrínsecas à bebida e não à interação suco/embalagem. O estudo permitiu concluir que os três sistemas de envernizamento das latas estudadas podem ser utilizados no acondicionamento de suco de maracujá pronto para beber para uma vida-de-prateleira mínima de 12 meses.

Vanadiiniakut

Nykyään monet käyttökohteet vaativat akuilta aiempaa parempaa suorituskykyä, joten on syntynyt kasvavaa tarvetta uusien akkujen kehittämiselle erilaisista uusista materiaaleista ja uusiin valmistusmenetelmiin pohjautuen. Työn tavoitteena on selvittää kirjallisuustutkimuksena litium-vanadiini-fosfaattiakun ja vanadiini-redoksi-virtausakun ominaisuuksia, saatavuutta, sovelluskohteita ja vertailla niitä muutamaan eri litiumakkutekniikkaan. Tutkimuksen perusteella litium-vanadiini-fosfaattiakkuja ei ole vielä saatavilla kaupallisesti, joten työssä tutkittiin niitä teknisten raporttien pohjalta. Raporttien pohjalta arvioituna, parhaita ominaisuuksia litium-vanadiini-fosfaattiakuilla on erinomainen kuormituksen kesto ja korkea nimellisjännite. Sähköisissä ajoneuvoissa litium-vanadiini-fosfaattiakuilla on suurimmat mahdollisuudet erilaisissa hybridiajoneuvoissa, mutta todennäköisesti ne soveltuvat täyssähköisiin ajoneuvoihin vähintään yhtä hyvin kuin esimerkiksi litium-rauta-fosfaattiakut, jos valmistuskustannukset olisivat samalla tasolla. Vanadiini-redoksi-virtausakkua on jo markkinoilla usean valmistajan toimesta. Niiden ominaisuudet poikkeavat paljon muista akkutyypeistä ja erikoisuutena on mahdollisuus akun pikalataukseen elektrolyyttinesteet vaihtamalla. Syklien kestossa päästään myös erinomaisiin arvoihin, mutta suurimmat ongelmat ovat lyijyakkuakin matalampi energiatiheys ja tehotiheys. Vanadiini-redoksi-virtausakut soveltuvat parhaiten suuren kokoluokan sähköverkkoratkaisuihin ja sähköisissä ajoneuvoissa niiden mahdollisuudet rajoittunevat täyssähköisiin linja-autoihin ja isoihin työkoneisiin.