On higher order shear deformation theory of laminated composite panels

In this paper we examine the suitability of higher order shear deformation theory based on cubic inplane displacements and parabolic normal displacements, for stress analysis of laminated composite plates including the interlaminar stresses. An exact solution of a symmetrical four layered infinite strip under static loading has been worked out and the results obtained by the present theory are compared with the exact solution. The present theory provides very good estimates of the deflections, and the inplane stresses and strains. Nevertheless, direct estimates of strains and stresses do not display the required interlaminar stress continuity and strain discontinuity across the interlaminar surface. On the other hand, ‘statically equivalent stresses and strains’ do display the required interlaminar stress continuity and strain discontinuity and agree very closely with the exact solution.

Performance of the generalized delta rule in structural damage detection

The paper examines the suitability of the generalized data rule in training artificial neural networks (ANN) for damage identification in structures. Several multilayer perceptron architectures are investigated for a typical bridge truss structure with simulated damage stares generated randomly. The training samples have been generated in terms of measurable structural parameters (displacements and strains) at suitable selected locations in the structure. Issues related to the performance of the network with reference to hidden layers and hidden. neurons are examined. Some heuristics are proposed for the design of neural networks for damage identification in structures. These are further supported by an investigation conducted on five other bridge truss configurations.

Effect of cryogenic treatment on thermal conductivity properties of copper

Copper exhibits high thermal conductivity properties and hence it is extensively used in cryogenic applications like cold fingers, heat exchangers, etc. During the realization of such components, copper undergoes various machining operations from the raw material stage to the final component. During these machining processes, stresses are induced within the metal resulting in internal stresses, strains and dislocations. These effects build up resistance paths for the heat carriers which transfer heat from one location to the other. This in turn, results in reduction of thermal conductivity of the conducting metal and as a result the developed component will not perform as per expectations. In the process of cryogenic treatment, the metal samples are exposed to cryogenic temperature for extended duration of time for 24 hours and later tempered. During this process, the internal stresses and strains are reduced with refinement of the atomic structure. These effects are expected to favourably improve thermal conductivity properties of the metal. In this experimental work, OFHC copper samples were cryotreated for 24 hours at 98 K and part of them were tempered at 423K for one hour. Significant enhancement of thermal conductivity values were observed after cryotreating and tempering the copper samples.

COMPUTATIONAL MODELING OF A MULTI-LAYERED PIEZO-COMPOSITE BEAM MADE UP OF MFC

The Variational Asymptotic Method (VAM) is used for modeling a coupled non-linear electromechanical problem finding applications in aircrafts and Micro Aerial Vehicle (MAV) development. VAM coupled with geometrically exact kinematics forms a powerful tool for analyzing a complex nonlinear phenomena as shown previously by many in the literature 3 - 7] for various challenging problems like modeling of an initially twisted helicopter rotor blades, matrix crack propagation in a composite, modeling of hyper elastic plates and various multi-physics problems. The problem consists of design and analysis of a piezocomposite laminate applied with electrical voltage(s) which can induce direct and planar distributed shear stresses and strains in the structure. The deformations are large and conventional beam theories are inappropriate for the analysis. The behavior of an elastic body is completely understood by its energy. This energy must be integrated over the cross-sectional area to obtain the 1-D behavior as is typical in a beam analysis. VAM can be used efficiently to approximate 3-D strain energy as closely as possible. To perform this simplification, VAM makes use of thickness to width, width to length, width multiplied by initial twist and strain as small parameters embedded in the problem definition and provides a way to approach the exact solution asymptotically. In this work, above mentioned electromechanical problem is modeled using VAM which breaks down the 3-D elasticity problem into two parts, namely a 2-D non-linear cross-sectional analysis and a 1-D non-linear analysis, along the reference curve. The recovery relations obtained as a by-product in the cross-sectional analysis earlier are used to obtain 3-D stresses, displacements and velocity contours. The piezo-composite laminate which is chosen for an initial phase of computational modeling is made up of commercially available Macro Fiber Composites (MFCs) stacked together in an arbitrary lay-up and applied with electrical voltages for actuation. The expressions of sectional forces and moments as obtained from cross-sectional analysis in closed-form show the electro-mechanical coupling and relative contribution of electric field in individual layers of the piezo-composite laminate. The spatial and temporal constitutive law as obtained from the cross-sectional analysis are substituted into 1-D fully intrinsic, geometrically exact equilibrium equations of motion and 1-D intrinsic kinematical equations to solve for all 1-D generalized variables as function of time and an along the reference curve co-ordinate, x(1).

Surf oholeko gilen elementu finitu bidezko analisia.

[EU]Lan honetan, surf oholetan erabiltzen diren gila mota desberdinen analisia egin da. Horretarako, merkatuan garrantzi handiena duten bi enpresek euren katalogoetan eskaintzen dituzten modelo batzuk aztertu dira. Ingeniaritza simulazioak ahalbidetzen dituen ansys softwarea erabiliz egin da aukeratutako modeloen diseinu geometrikoa. Hauen analisiari ekin baino lehenago, gila hauetako bat aztertu da, hau osatzen duen materiala ezagutu eta ezaugarriak zehaztu asmoz. Aztertutakoa modelo guztiek erabiltzen duten ohiko materiala izanik, lortutako emaitzak baliogarriak dira gila guztiak aztertzeko. Materialaren propietateak ezagututa eta aipatutako softwareaz baliatuz, analisi estatikoa egin da. Horretarako, surfean aurkitzen diren ohiko egoera batzuk irudikatu dira, hauetan agertzen diren esfortzuak kalkulatuz. Gila bakoitzaren portaera, jasandako tentsio eta deformazioak aztertuz ondorioztatu da. Horrela, kasu bakoitzean komenigarrienak diren ezaugarriak oinarri hartuz, modelo desberdinen arteko konparaketa egin da.

Avaliação da toxicidade da emodina e sua associação com radiação ultravioleta A em cepas de Escherichia coli e células da linhagem A549

A emodina é uma antraquinona estruturalmente semelhante à aloe-emodina e ambas tem sido apontadas como capazes de causar lesões oxidativas pela produção de ERO. Sua presença em produtos dermocosméticos e de higiene pessoal, associada às informações de que a fotoativação de antraquinonas levaria ao aumento de lesões oxidativas causadas por ERO, torna relevante o estudo da associação da emodina com a radiação UVA. O objetivo desse trabalho foi avaliar a citotoxicidade induzida pela associação da emodina com doses subletais de radiação UVA, em células de Escherichia coli (selvagem e cepas deficientes em enzimas do BER), através de ensaios de sobrevivência bacteriana (taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 108kJ/m ao final de 90min de experimento), e em células da linhagem A549 pela exclusão do corante azul de tripan e sobrevivência clonogênica(taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 36kJ/m ao final de 30min de experimento). Além disso, a genotoxicidade desses agentes foi estudada por eletroforese em gel de agarose de DNA plasmidial (taxa de dose de UVA igual a 16J/m/s, totalizando 57,6kJ/m ao final de 60min de experimento). De acordo com os resultados: i) Concentrações iguais ou abaixo de 5,55mM de emodina não alteraram a sobrevivência em nenhuma das cepas estudas; ii) As proteínas Xth e Fpg parecem ter um papel importante no reparo das lesões causadas pela emodina, em altas concentrações, sugerindo a participação do reparo por excisão de bases (BER) nesse processo; iii) A associação da emodina com a radiação UVA se mostrou citotóxica em todas as cepas de E. coli; iv) O gene nfo foi o mais importante na resistência bacteriana às lesões induzidas pela associação dos dois agentes, reforçando o envolvimento do BER e indicando uma possível participação do reparo por incisão de nucleotídeos (NIR); v) A emodina parece ter interagido com o DNA plasmidial, alterando seu padrão de migração no gel de agarose; vi) Em células da linhagem A549, a emodina causa efeitos tóxicos imediatos que parecem ser reparados ao longo do tempo. Porém, quando a droga permaneceu por 24 horas em contato com as células, houve uma diminuição na sobrevivência celular que parece ser dosedependente; vii) As concentrações de 10μM e 25μM de emodina, quando associadas ao UVA, se mostraram responsáveis pela redução de mais de 50% na sobrevivência nas células A549, chegando a 100% de morte quando a concentração de emodina foi de 50μM; viii) A radiação UVA potencializou os efeitos citotóxicos da emodina, nos 2 modelos experimentais do presente estudo, indicando que a interação da emodina com a radiação UVA seja genotóxica e portanto prejudicial à saúde.

Estudo sobre as mudanças fenotípicas conferidas por plasmídios R provenientes de Klebsiella pneumoniae e Escherichia coli em transconjugantes de E. coli K12-R23

Plasmídios são DNA extracromossômicos, com capacidade de se duplicarem de forma independente das células que os albergam, e são responsáveis pela expressão de uma variedade de características, como fatores de virulência. O material do presente estudo se constituiu da cepa receptora E. coli K12-R23, e de cepas de Klebsiella pneumoniae e de Escherichia coli, doadoras de plasmídios R e transconjugantes. O objetivo do presente estudo foi analisar os fenótipos conferidos em cepas transconjugantes de ambas bactérias pela transferência de plasmídios R de cepas doadoras para a receptora. Para a análise dos fenótipos, utilizaram-se, nas cepas do estudo, algumas variáveis: sensibilidade a antimicrobianos e a ERO, aderência a células HEp-2, e formação de slime e de biofilme. O marcador da presença de plasmídio, neste trabalho, foi a presença de resistênca à gentamicina nas cepas doadoras. Os resultados indicaram que houve transferência de plasmídio, pois as cepas transconjugantes de K. pneumoniae e de E. coli apesentaram este marcador (foram resistentes à gentamicina); além disso, as cepas transconjugantes mostraram perfis distintos da receptora em relação à sensibilidade aos antimicrobianos, às ERO, aos padrões de aderência às células HEp-2 e à formação de slime, apesar de a formação de biofilme nestas cepas não ter sofrido modificações. Observou-se, contudo, que várias características das cepas doadoras não foram encontradas nas cepas transconjugantes de E. coli e de K. pneumoniae.

Simulação numérica de dutos enterrados, submetidos à perda de apoio e elevação localizada.

Os recentes desastres ocorridos no país, como o rompimento da adutora em Campo Grande e os desastres relacionados às enchentes urbanas, mostram a necessidade de desenvolvimento de pesquisas científicas que auxiliem na compreensão e no dimensionamento das estruturas projetadas para atender a demanda da população. Os métodos analíticos e experimentais mais utilizados possuem algumas limitações de ordem teórica ou prática. Por outro lado, os métodos numéricos, capazes de simular etapas construtivas e envolver materiais com diferentes modelos constitutivos numa mesma análise, buscam atender às necessidades práticas dos projetos de geotecnia e, ao mesmo tempo, complementam os modelos analíticos e experimentais. Nesse trabalho foram realizadas comparações entre resultados obtidos em ensaios experimentais e resultados extraídos do modelo computacional, buscando aumentar a compreensão sobre a interação solo-estrutura em relação à distribuição de tensões mobilizadas e aos deslocamentos e deformações provocados. A simulação numérica foi feita com a utilização do PLAXIS/3D, software de análise geotécnica baseado no método dos elementos finitos. Os ensaios foram confeccionados na Escola de Engenharia de São Carlos/USP por Costa (2005) e envolveram dutos enterrados submetidos à perda de apoio ou elevação localizada. O estudo experimental foi realizado através de modelos físicos compostos por um maciço de areia pura, contendo um tubo repousando sobre um alçapão no centro do vão. Os modelos físicos foram equipados com instrumental capaz de medir as deflexões e as deformações específicas ao longo do duto, além das tensões totais no maciço de solo circundante e na base do equipamento.

Increasing the life of flare tips

Flare tips are essential for safety. Maintenance is difficult and costly. Flare tips are subjected to high combustion temperatures, thermal cycling, oxidation and marine corrosion. Following a number of flare tip failures an in depth study by Imperial College was carried out into the failure of a flare tip from a UK platform, looking for service life improvement. Materials selection and design solutions were considered. The study considered alternative materials and concluded that materials selection was the smaller part of the answer; design changes can double service life. This study used failure investigation, high temperature experimental and thermo-mechanical modelling analysis. The modelling process simulated two common flaring conditions and correctly predicted the observed failure of initiation and crack propagation from holes used to bolt on flame stabilizing plates to the top of the flare. The calculated thermal stress and strains enabled the low cycle fatigue life and minimum creep life to be predicted. It was concluded that service life could be improved by replacing Incoloy alloy 800HT (UNS N08800) with Inconel alloy 625 (UNS N06625), an alloy with attractive mechanical properties and improved high temperature corrosion resistance. Repositioning or eliminating bolt holes can double service life. Copyright 2008, Society of Petroleum Engineers.

Computer modelling analysis of the globtop's effects on aluminium wirebond reliability

In power electronics modules, heavy aluminium wires, i.e. wire diameters greater than 100 microns, are bonded to the active semiconductor devices and conductor metallization to form electric circuits of the power electronic module. Due to the high currents that may flow through these wires, a single connection usually contains several wires and thus, a large number of wires are used in a power electronics module. Under normal operation or test condition, a significant amount of stresses and strains induced in the wire and bonding interfaces, resulting in failure over time. In this paper, computer modelling techniques are used to analyse the effect of globtop design on the reliability of aluminium wirebonds under cyclic thermal-mechanical loading conditions. The results will show the sensitivity of the reliability of the wirebonds to the changes in the geometry and the material properties of the wirebond globtop.

Validation of the detection of Alexandrium species using specific RNA probes tested in a microarray format: Calibration of signal using variability of RNA content with environmental conditions.

The dinoflagellate genus Alexandrium contains several toxin producing species and strains, which can cause major economic losses to the shell fish industry. It is therefore important to be able to detect these toxin producers and also distinguish toxic strains from some of the morphologically identical non-toxic strains. To facilitate this DNA probes to be used in a microarray format were designed in silico or developed from existing published probes. These probes targeted either the 18S or 28S ribosomal ribonucleic acid (rRNA) gene in Alexandrium tamarense Group I, Group III and Group IV, Alexandrium ostenfeldii and Alexandrium minutum. Three strains of A. tamarense Group I, A. tamarense Group III, A. minutum and two strains of A. ostenfeldii were grown at optimal conditions and transferred into new environmental conditions changing either the light intensity, salinity, temperature or nutrient concentrations, to check if any of these environmental conditions induced changes in the cellular ribonucleic acid (RNA) concentration or growth rate. The aim of this experiment was the calibration of several species-specific probes for the quantification of the toxic Alexandrium strains. Growth rates were highly variable but only elevated or lowered salinity significantly lowered growth rate for A. tamarense Group I and Group III; differences in RNA content were not significant for the majority of the treatments. Only light intensity seemed to affect significantly the RNA content in A. tamarense Group I and Group III, but this was still within the same range as for the other treatments meaning that a back calibration from RNA to cell numbers was possible. The designed probes allow the production of quantitative information for Alexandrium species for the microarray chip.

Immunochemical characterization of a polysaccharide antigen of Bacteroides fragilis with an IgM monoclonal antibody

An IgM mouse monoclonal antibody (McAb) Bf4 was produced to a surface polysaccharide of Bacteroides fragilis NCTC 9343. Immunoblotting showed that McAb Bf4 reacted strongly with a high molecular mass structure which was sensitive to oxidation with periodate but resisted protease treatment. An inhibition enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) indicated that McAb Bf4 did not cross react with the sixteen Bacteroides species and strains tested. Cells of B. fragilis NCTC 9343 recovered from the various interfaces of a Percoll discontinuous density gradient were tested in the inhibition ELISA. Bacteria from the 0-20%, 20-40% and 40-60% interfaces inhibited the ELISA; however, cells from the 60-80% interface did not. Electron microscopy with immunogold labelling showed that McAb Bf4 did not react with the extracellular fibrous network on bacteria recovered from the 0-20% interface, or the extracellular electron dense layer on cells from the 60-80% interface; however, it was associated with a surface structure on cells from the 20-40% interface. Growth in vivo did not enrich for bacteria with this structure.

Pseudomonas aeruginosa genotypes acquired by children with cystic fibrosis by age 5-years

Background

We describe Pseudomonas aeruginosa acquisitions in children with cystic fibrosis (CF) aged ≤5-years, eradication treatment efficacy, and genotypic relationships between upper and lower airway isolates and strains from non-CF sources.

Methods

 Of 168 CF children aged ≤5-years in a bronchoalveolar lavage (BAL)-directed therapy trial, 155 had detailed microbiological results. Overall, 201/271 (74%) P. aeruginosa isolates from BAL and oropharyngeal cultures were available for genotyping, including those collected before and after eradication therapy.

Results

Eighty-two (53%) subjects acquired P. aeruginosa, of which most were unique strains. Initial eradication success rate was 90%, but 36 (44%) reacquired P. aeruginosa, with genotypic substitutions more common in BAL (12/14) than oropharyngeal (3/11) cultures. Moreover, oropharyngeal cultures did not predict BAL genotypes reliably.

Conclusions

 CF children acquire environmental P. aeruginosa strains frequently. However, discordance between BAL and oropharyngeal strains raises questions over upper airway reservoirs and how to best determine eradication in non-expectorating children.

Developing an international Pseudomonas aeruginosa reference panel

Pseudomonas aeruginosa is a major opportunistic pathogen in cystic fibrosis (CF) patients and causes a wide range of infections among other susceptible populations. Its inherent resistance to many antimicrobials also makes it difficult to treat infections with this pathogen. Recent evidence has highlighted the diversity of this species, yet despite this, the majority of studies on virulence and pathogenesis focus on a small number of strains. There is a pressing need for a P. aeruginosa reference panel to harmonize and coordinate the collective efforts of the P. aeruginosa research community. We have collated a panel of 43 P. aeruginosa strains that reflects the organism's diversity. In addition to the commonly studied clones, this panel includes transmissible strains, sequential CF isolates, strains with specific virulence characteristics, and strains that represent serotype, genotype or geographic diversity. This focussed panel of P. aeruginosa isolates will help accelerate and consolidate the discovery of virulence determinants, improve our understanding of the pathogenesis of infections caused by this pathogen, and provide the community with a valuable resource for the testing of novel therapeutic agents.

Caracterização molecular da resistência a antimicrobianos em Escherichia coli produtoras de β-lactamases de espectro alargado isoladas em cães e estudo da partilha de clones bacterianos entre animais de companhia e coabitantes humanos

A pressão seletiva originada pelo uso excessivo de antimicrobianos na medicina humana e veterinária tem contribuído para a emergência de estirpes bacterianas multirresistentes, sendo os estudos mais escassos relativamente à sua presença nos animais de companhia. Porque os animais e os seus proprietários partilham o mesmo espaço habitacional, apresentando comportamentos de contacto próximo, existe uma hipótese elevada de transferência microbiana inter-espécie. Ante esta possibilidade é importante escrutinar o papel dos animais de companhia enquanto reservatórios de estirpes e de genes de resistência, bem como a sua envolvência na disseminação de estirpes bacterianas multirresistentes. Importa também, investigar o papel das superfícies e objetos domésticos partilhados por ambos, como potenciadores deste fenómeno. O objetivo deste trabalho foi, identificar o filogrupo e fazer a caracterização molecular dos genes que conferem resistência aos β-lactâmicos e às quinolonas, em quarenta isolados de Escherichia coli produtoras de β-lactamases de espectro alargado (ESBL), obtidas em zaragatoas fecais de cães consultados no Hospital Veterinário do ICBAS-UP. Complementarmente pretendeu-se inferir sobre a partilha de clones de Escherichia coli e Enterococcus spp. com elevadas resistências, em cinco agregados familiares (humanos e seus animais de companhia) assim como avaliar a potencial disseminação de estirpes multirresistentes no ambiente doméstico. Previamente foram recolhidas zaragatoas de fezes, pelo e mucosa oral dos animais e em alguns casos, dos seus proprietários, e ainda do ambiente doméstico. As zaragatoas foram processadas e as estirpes isoladas com base em meios seletivos. Foram realizados testes de suscetibilidade antimicrobiana de modo a estabelecer o fenótipo de resistência de cada isolado. O DNA foi extraído por varias metodologias e técnicas de PCR foram utilizadas para caracterização de filogrupos (Escherichia coli) e identificação da espécie (Enterococcus spp.). A avaliação da proximidade filogenética entre isolados foi efetuada por ERIC PCR e PFGE. No conjunto de quarenta isolados produtores de ESBL e/ou resistentes a quinolonas verificou-se que 47,5% pertenciam ao filogrupo A, havendo uma menor prevalência do filogrupo D (25,0%), B1 (17,5%), e B2 (10,0%).A frequência de resistência nestes isolados é factualmente elevada, sendo reveladora de uma elevada pressão seletiva. Com exceção de dois isolados, os fenótipos foram justificados pela presença de β-lactamases. A frequência da presença de genes foi: 47% blaTEM, 34% blaSHV, 24% blaOXA , 18% blaCTX-M-15, 8% blaCTX-M-2, 3% blaCTX-M-9. Nos isolados resistentes às quinolonas verificou-se maioritariamente a presença de mutações nos genes cromossomais gyrA e parC, e em alguns casos a presença de um determinante de resistência mediado por plasmídeo – qnrS. Nos cinco “agregados familiares” (humanos e animais) estudados foi observada uma partilha frequente de clones de E. coli e Enterococcus faecalis com múltiplas resistências, isolados em fezes e mucosa oral de cães e gatos e fezes e mãos dos respetivos proprietários, evidenciando-se assim uma possível transferência direta entre coabitantes (agregados A, C, D, E). Ficou também comprovado com percentagens de similaridade genotípica superiores a 94% que essa disseminação também ocorre para o ambiente doméstico, envolvendo objetos dos animais e de uso comum (agregados A, E). Os resultados obtidos reforçam a necessidade de um uso prudente dos antimicrobianos, pois elevados padrões de resistências terão um impacto não só na qualidade de vida dos animais mas também na saúde humana. Adicionalmente importa sensibilizar os proprietários para a necessidade de uma maior vigilância relativamente às formas de interação com os animais, bem como para a adoção de medidas higiénicas cautelares após essa mesma interação.