Influence of interface properties on fracture behaviour of concrete

Hardened concrete is a three-phase composite consisting of cement paste, aggregate and interface between cement paste and aggregate. The interface in concrete plays a key role on the overall performance of concrete. The interface properties such as deformation, strength, fracture energy, stress intensity and its influence on stiffness and ductility of concrete have been investigated. The effect of composition of cement, surface characteristics of aggregate and type of loading have been studied. The load-deflection response is linear showing that the linear elastic fracture mechanics (LEFM) is applicable to characterize interface. The crack deformation increases with large rough aggregate surfaces. The strength of interface increases with the richness of concrete mix. The interface fracture energy increases as the roughness of the aggregate surface increases. The interface energy under mode II loading increases with the orientation of aggregate surface with the direction of loading. The chemical reaction between smooth aggregate surface and the cement paste seems to improve the interface energy. The ductility of concrete decreases as the surface area of the strong interface increases. The fracture toughness (stress intensity factor) of the interface seems to be very low, compared with hardened cement paste, mortar and concrete.

Modeling of concrete cracking-A hybrid technique of using displacement discontinuity element method and direct boundary element method

This paper presents a new approach by making use of a hybrid method of using the displacement discontinuity element method and direct boundary element method to model concrete cracking by incorporating fictitious crack model. Fracture mechanics approach is followed using the Hillerborg's fictitious crack model. A boundary element based substructure method and a hybrid technique of using displacement discontinuity element method and direct boundary element method are compared in this paper. In order to represent the process zone ahead of the crack, closing forces are assumed to act in such a way that they obey a linear normal stress-crack opening displacement law. Plain concrete beams with and without initial crack under three-point loading were analyzed by both the methods. The numerical results obtained were shown to agree well with the results from existing finite element method. The model is capable of reproducing the whole range of load-deflection response including strain-softening and snap-back behavior as illustrated in the numerical examples. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A simple method to simulate shrinkage-induced cracking in cement-based composites by lattice-type modeling

A new numerical procedure is proposed to investigate cracking behaviors induced by mismatch between the matrix phase and aggregates due to matrix shrinkage in cement-based composites. This kind of failure processes is simplified in this investigation as a purely spontaneous mechanical problem, therefore, one main difficulty during simulating the phenomenon lies that no explicit external load serves as the drive to propel development of this physical process. As a result, it is different from classical mechanical problems and seems hard to be solved by using directly the classical finite element method (FEM), a typical kind of "load -> medium -> response" procedures. As a solution, the actual mismatch deformation field is decomposed into two virtual fields, both of which can be obtained by the classical FEM. Then the actual response is obtained by adding together the two virtual displacement fields based on the principle of superposition. Then, critical elements are detected successively by the event-by-event technique. The micro-structure of composites is implemented by employing the generalized beam (GB) lattice model. Numerical examples are given to show the effectiveness of the method, and detailed discussions are conducted on influences of material properties.

Fabrication, Characterization, And Deformation of 3D Structural Meta-Materials

Current technological advances in fabrication methods have provided pathways to creating architected structural meta-materials similar to those found in natural organisms that are structurally robust and lightweight, such as diatoms. Structural meta-materials are materials with mechanical properties that are determined by material properties at various length scales, which range from the material microstructure (nm) to the macro-scale architecture (μm – mm). It is now possible to exploit material size effect, which emerge at the nanometer length scale, as well as structural effects to tune the material properties and failure mechanisms of small-scale cellular solids, such as nanolattices. This work demonstrates the fabrication and mechanical properties of 3-dimensional hollow nanolattices in both tension and compression. Hollow gold nanolattices loaded in uniaxial compression demonstrate that strength and stiffness vary as a function of geometry and tube wall thickness. Structural effects were explored by increasing the unit cell angle from 30° to 60° while keeping all other parameters constant; material size effects were probed by varying the tube wall thickness, t, from 200nm to 635nm, at a constant relative density and grain size. In-situ uniaxial compression experiments reveal an order-of-magnitude increase in yield stress and modulus in nanolattices with greater lattice angles, and a 150% increase in the yield strength without a concomitant change in modulus in thicker-walled nanolattices for fixed lattice angles. These results imply that independent control of structural and material size effects enables tunability of mechanical properties of 3-dimensional architected meta-materials and highlight the importance of material, geometric, and microstructural effects in small-scale mechanics. This work also explores the flaw tolerance of 3D hollow-tube alumina kagome nanolattices with and without pre-fabricated notches, both in experiment and simulation. Experiments demonstrate that the hollow kagome nanolattices in uniaxial tension always fail at the same load when the ratio of notch length (a) to sample width (w) is no greater than 1/3, with no correlation between failure occurring at or away from the notch. For notches with (a/w) > 1/3, the samples fail at lower peak loads and this is attributed to the increased compliance as fewer unit cells span the un-notched region. Finite element simulations of the kagome tension samples show that the failure is governed by tensile loading for (a/w) < 1/3 but as (a/w) increases, bending begins to play a significant role in the failure. This work explores the flaw sensitivity of hollow alumina kagome nanolattices in tension, using experiments and simulations, and demonstrates that the discrete-continuum duality of architected structural meta-materials gives rise to their flaw insensitivity even when made entirely of intrinsically brittle materials.

港口业船舶优化调度模型设计

以港口船舶计划调度为研究背景 ,分析了港口业计划调度的特征 ,提出了生产计划调度的系统框架 ,并在此基础上建立了以船舶拖期惩罚费用为最小 ,多种因素约束下的调度模型 ,将人工智能技术应用到实际生产调度中 ,实现分层次、分级研究多种资源约束条件下的计划调度和优化

The Costs of Taking It Slowly Fast and Slow Movement Timing in Older Age

We investigated adult age differences in timing control of fast vs slow repetitive movements using a dual task approach Twenty two young (M = 24 23 yr) and 22 older adults (M = 66 64 yr) performed three cognitive tasks differing in working memory load and response production demands and they tapped series of 550 ms or 2100 ms target Intervals Single task timing was comparable in both groups Dual task timing was characterized by shortening of produced intervals and increases in drift and variability Dual task costs for both cognitive and timing performances were pronounced at slower tapping tempos an effect exacerbated in older adults Our findings implicate attention and working memory processes as critical components of slow movement timing and sources of specific challenges thereof for older adults

Microstructure, properties and application of YAl2 intermetallic compound as particle reinforcements

An yttrium aluminum (YAl2) intermetallic compound ingot was prepared in an induction furnace under vacuum. The microstructure of YAl2 ingot was characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy, and X-ray diffraction. The load bearing response of YAl2 intermetallic was investigated and compared with SiC ceramic by indentation combined with optical microscopy and scanning electron microscopy. Additionally, the tensile properties of the Mg–Li matrix composites reinforced with ultrafine YAl2 particles fabricated by planet ball milling were tested. The results show that the intermetallic compound ingot in this experiment is composed of a main face-centered-cubic structure YAl2 phase, a small amount of YAl phase, and minor Y and Al-rich phases. YAl2 intermetallic compound has excellent stability and shows better capability in crack resistance than SiC ceramic. The YAl2 intermetallic compound has better deformation compatibility with the Mg–14Li–3Al matrix than SiC reinforcement with the matrix, which leads to the superior resistance to crack for YAl2p/Mg–14Li–3Al composite compared to SiCp/Mg–14Li–3Al composite.

Optimization models for a short sea fuel oil distribution problem

O transporte marítimo e o principal meio de transporte de mercadorias em todo o mundo. Combustíveis e produtos petrolíferos representam grande parte das mercadorias transportadas por via marítima. Sendo Cabo Verde um arquipelago o transporte por mar desempenha um papel de grande relevância na economia do país. Consideramos o problema da distribuicao de combustíveis em Cabo Verde, onde uma companhia e responsavel por coordenar a distribuicao de produtos petrolíferos com a gestão dos respetivos níveis armazenados em cada porto, de modo a satisfazer a procura dos varios produtos. O objetivo consiste em determinar políticas de distribuicão de combustíveis que minimizam o custo total de distribuiçao (transporte e operacões) enquanto os n íveis de armazenamento sao mantidos nos n íveis desejados. Por conveniencia, de acordo com o planeamento temporal, o prob¬lema e divido em dois sub-problemas interligados. Um de curto prazo e outro de medio prazo. Para o problema de curto prazo sao discutidos modelos matemáticos de programacao inteira mista, que consideram simultaneamente uma medicao temporal cont ínua e uma discreta de modo a modelar multiplas janelas temporais e taxas de consumo que variam diariamente. Os modelos sao fortalecidos com a inclusão de desigualdades validas. O problema e então resolvido usando um "software" comercial. Para o problema de medio prazo sao inicialmente discutidos e comparados varios modelos de programacao inteira mista para um horizonte temporal curto assumindo agora uma taxa de consumo constante, e sao introduzidas novas desigualdades validas. Com base no modelo escolhido sao compara¬das estrategias heurísticas que combinam três heur ísticas bem conhecidas: "Rolling Horizon", "Feasibility Pump" e "Local Branching", de modo a gerar boas soluçoes admissíveis para planeamentos com horizontes temporais de varios meses. Finalmente, de modo a lidar com situaçoes imprevistas, mas impor¬tantes no transporte marítimo, como as mas condicões meteorológicas e congestionamento dos portos, apresentamos um modelo estocastico para um problema de curto prazo, onde os tempos de viagens e os tempos de espera nos portos sao aleatórios. O problema e formulado como um modelo em duas etapas, onde na primeira etapa sao tomadas as decisões relativas as rotas do navio e quantidades a carregar e descarregar e na segunda etapa (designada por sub-problema) sao consideradas as decisoes (com recurso) relativas ao escalonamento das operacões. O problema e resolvido por um metodo de decomposto que usa um algoritmo eficiente para separar as desigualdades violadas no sub-problema.

Estudo da influência da fragmentação no custo da produção de agregados graníticos

Hoje em dia algumas das principais preocupações que se tem na exploração a céu aberto, são a diminuição de custos e a máxima rentabilidade dos equipamentos. São dois aspectos que estão interligados uma vez que a rentabilização dos equipamentos tem como resultado directo a diminuição dos custos de todas as operações inerentes à exploração a céu aberto e, consequentemente, a diminuição dos custos finais de produção. É por essa lógica de pensamento que se procurou perceber e compreender o funcionamento e a rentabilidade dos equipamentos em função dos diferentes estados de fracturação do maciço rochoso. Este estudo foi realizado numa pedreira a norte de Portugal e complementa outros estudos já realizados, com o objectivo de definir características do diagrama de fogo que assegurem a maior rentabilidade da referida exploração. O estudo baseia-se em determinar os rendimentos da pá carregadora calculando os tempos de ciclo, isto é, o tempo que a pá demorou a carregar, a movimentar e a descarregar o material desmontado dos vários rebentamentos. Calculou-se o rendimento do martelo demolidor na fragmentação de grandes blocos, que não entrariam directamente no britador primário, o qual também foi alvo de estudo, nomeadamente, no que diz respeito aos tempos de encravamento e de britagem, onde se tentou correlacionar esses tempos com os vários desmontes e estimou-se o consumo de energia do britador primário utilizando a equação de Bond. Por fim, realizou-se um estudo comparativo do consumo energético entre as várias fases da exploração a céu aberto. Foram realizados levantamentos geológico-geotécnicos de superfícies de descontinuidades recorrendo à técnica de amostragem linear nas superfícies do maciço rochoso para perceber o tipo de fragmentação e orientação do mesmo.

Caracterização mecânica e análise da resistência à corrosão em diferentes solos, de aços inoxidáveis duplex

O aço inoxidável é um material de alta durabilidade e resistência, utilizado nos mais diversos setores comerciais. O conhecimento das suas características e propriedades é essencial para uma escolha mais seletiva e vantajosa. Pretende‐se com este trabalho, estudar as propriedades mecânicas, a resistência ao desgaste e o comportamento, em ambientes mais agressivos de três tipos de aços inoxidáveis duplex, produzidos pela OUTOKUMPU e comercialmente conhecidos pelas designações LDX 2101, SAF 2507 e o SAF 2205. Para tal efeito foram realizados ensaios de Dureza Vickers, antes e após dobragem; ensaios de tracção em duas diferentes situações: seguindo a norma NP EN 10002‐ 1:2006 e após a realização de alguns ciclos de carga e descarga; ensaio de Impacto à temperatura ambiente e após arrefecimento criogénico; ensaio de resistência à corrosão. Também foi feito o estudo de resistência ao desgaste com base na técnica de micro‐abrasão por esfera rotativa e o estudo metalográfico. Foi também objetivo deste trabalho, relacionar o uso dos referidos aços duplex e as consequências que esse uso tem para o meio ambiente, bem como o seu comportamento quando exposto a condições extremas. Para tal, foram colocadas amostras dos referidos aços, em dois tipos de solos com condições de humidade e acidez diferentes analisando o seu estado após imersão em solo com condições controladas durante 272 dias.

Using Baseline Methods to Identify Non-technical Losses in the Context of Smart Grids

Demand response has gained increasing importance in the context of competitive electricity markets and smart grid environments. In addition to the importance that has been given to the development of business models for integrating demand response, several methods have been developed to evaluate the consumers’ performance after the participation in a demand response event. The present paper uses those performance evaluation methods, namely customer baseline load calculation methods, to determine the expected consumption in each period of the consumer historic data. In the cases in which there is a certain difference between the actual consumption and the estimated consumption, the consumer is identified as a potential cause of non-technical losses. A case study demonstrates the application of the proposed method to real consumption data.

Estudo do comportamento de fundações superficiais assentes em solos tratados

Este trabalho é parte integrante de uma linha de pesquisa destinada ao estudo de viabilidade técnica de melhoramento artificial de camadas de solo. Objetiva-se com este trabalho contribuir para a viabilização de uso de solos melhorados para suporte de fundações superficiais. O estudo baseou-se em resultados experimentais de provas de carga em placas circulares de 0,30m e 0,60m de diâmetro sobre camadas de solo melhorado com cimento (teor de 5%) de 0,15m, 0,30111 e 0,60m de espessura. Os diâmetros das placas (D) e as espessuras das camadas de solo melhorado com cimento (H) foram fixados de forma a obter-se três valores distintos da relação H/D, correspondendo a 0,5, 1 e 2. Os resultados, representados adimensionalmente através de relações entre a tensão normalizada e o recalque relativo, demonstram a influência da espessura da camada de solo melhorado no comportamento de fbndações superficiais submetidas a carregamento vertical. Uma correlação de natureza semiempirica é desenvolvida de forma a permitir a previsão da magnitude de recalques e tensões de ruptura de sapatas a partir de resultados de ensaios de placa. Foram também avaliados a aplicabiidade de modelos analíticos para fundações superficiais assentes em perfis de solos não homegêneos com características coesivo-fnccionais. Neste sentido, apresenta-se urna comparação quantitativa e qualitativa entre os diversos métodos de previsão da capacidade de suporte e recalques, bem como uma validação das proposições através de comparações entre resultados calculados e medidos experimentalmente em campo. Os principais resultados obtidos na pesquisa são: [a] melhora de desempenho das fundações quando apoiadas em solos tratados, [b] dificuldade de previsão das cargas de ruptura e níveis de recalques em fundações apoiadas em solos estratifcados através de métodos analíticos, refletindo a complexidade deste problema de interação solo-estrutura e [c] desenvolvimento de uma metodologia semi-empírica para estimativa do comportamento de fùndações superíiciais com base em resultados de ensaios de placa.

Using baseline methods to identify non-technical losses in the context of smart grids

Demand response has gained increasing importance in the context of competitive electricity markets and smart grid environments. In addition to the importance that has been given to the development of business models for integrating demand response, several methods have been developed to evaluate the consumers' performance after the participation in a demand response event. The present paper uses those performance evaluation methods, namely customer baseline load calculation methods, to determine the expected consumption in each period of the consumer historic data. In the cases in which there is a certain difference between the actual consumption and the estimated consumption, the consumer is identified as a potential cause of non-technical losses. A case study demonstrates the application of the proposed method to real consumption data. © 2013 IEEE.

Efeito do treino de discriminação simples sobre o repertório de pareamento ao modelo por identidade de um macaco-prego (Cebus apella)

Foi investigado como o treino de Reversões Repetidas de Discriminações Simples (RRDS) poderia facilitar a aquisição do desempenho de pareamento ao modelo por identidade (IDMTS). Utilizou-se um macaco-prego macho, com pouco mais de um ano de idade, com treino prévio de pareamento ao modelo por identidade. Foram utilizados dois conjuntos: A com quatro e B com cinco estímulos. A tarefa de IDMTS com atraso zero e com quatro escolhas com o Conjunto A foi usada como linha de base, utilizando razão três nas respostas de toque. Foi feito treino de RRDS com cada um dos pares possíveis do conjunto B. Depois das RRDS, testou-se o par em tentativas de pareamento ao modelo misturadas à linha de base. O desempenho na discriminação simples entre os pares de estímulos do conjunto B variou quanto ao número de sessões para atingir o critério de seis corretas em um máximo de 12 tentativas. No IDMTS com cada par do conjunto B, o critério foi atingido em 9 sessões na primeira etapa e 12 sessões na segunda etapa. Porém, houve erros nas tentativas de IDMTS na primeira fase da terceira etapa, quando os estímulos do conjunto B compuseram tentativas com quatro escolhas. O aumento de acertos no IDMTS nas tentativas do conjunto B ocorreu com a substituição de um dos estímulos, mostrando problemas de discriminabilidade entre o estímulo eliminado e os demais. Discute-se um possível conflito entre as topografias de controle selecionadas pelas RRDS.

Assessment of a UASB reactor for the removal of sulfate from acid mine water

A bench-scale Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor was used to study the treatment of acid mine drainage through the biological reduction of sulfate. The reactor was fed with acid mine drainage collected at the Osamu Utsumi uranium mine (Caldas, MG, Brazil) and supplemented with ethanol as an external carbon source. Anaerobic granular sludge originating from a reactor treating poultry slaughterhouse wastewater was used as the inoculum. The reactor's performance was studied according to variations in the chemical oxygen demand (COD)/SO42- ratio, influent dilution and liquid-phase recirculation. The digestion of a dilution of the acid mine drainage resulted in a 46.3% removal of the sulfate and an increase in the effluent pH (COD/SO42- = 0.67). An increase in the COD/SO42- ratio to 1.0 resulted in an 85.6% sulfate reduction. The reduction of sulfate through complete oxidation of the ethanol was the predominant path in the reactor, although the removal of COD was not greater than 68% in any of the operational stages. The replenishment of the liquid phase with tap water positively affected the reactor, whereas the recirculation of treated effluent caused disequilibrium and decreased efficiency. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.