Tool effects on hybrid laminates drilling

Fiber reinforced plastics are increasing their importance as one of the most interesting groups of material on account of their low weight, high strength, and stiffness. To obtain good quality holes, it is important to identify the type of material, ply stacking sequence, and fiber orientation. In this article, the drilling of quasi-isotropic hybrid carbon +glass/epoxy plates is analyzed. Two commercial drills and a special step drill are compared considering the thrust force and delamination extension. Results suggest that the proposed step drill can be a suitable option in laminate drilling.

Strength prediction and experimental validation of adhesive joints including polyethylene, carbon-epoxy and aluminium adherends

Polyolefins are especially difficult to bond due to their non-polar, non-porous and chemically inert surfaces. Acrylic adhesives used in industry are particularly suited to bond these materials, including many grades of polypropylene (PP) and polyethylene (PE), without special surface preparation. In this work, the tensile strength of single-lap PE and mixed joints bonded with an acrylic adhesive was investigated. The mixed joints included PE with aluminium (AL) or carbon fibre reinforced plastic (CFRP) substrates. The PE substrates were only cleaned with isopropanol, which assured cohesive failures. For the PE CFRP joints, three different surfaces preparations were employed for the CFRP substrates: cleaning with acetone, abrasion with 100 grit sand paper and peel-ply finishing. In the PE AL joints, the AL bonding surfaces were prepared by the following methods: cleaning with acetone, abrasion with 180 and 320 grit sand papers, grit blasting and chemical etching with chromic acid. After abrasion of the CFRP and AL substrates, the surfaces were always cleaned with acetone. The tensile strengths were compared with numerical results from ABAQUS® and a mixed mode (I+II) cohesive damage model. A good agreement was found between the experimental and numerical results, except for the PE AL joints, since the AL surface treatments were not found to be effective.

Estudo de falha em placas laminadas usando métodos analíticos e numéricos

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Manutenção

Multiobjective optimization of viscoelastic laminated sandwich structures using the Direct MultiSearch method

A multiobjective approach for optimization of passive damping for vibration reduction in sandwich structures is presented in this paper. Constrained optimization is conducted for maximization of modal loss factors and minimization of weight of sandwich beams and plates with elastic laminated constraining layers and a viscoelastic core, with layer thickness and material and laminate layer ply orientation angles as design variables. The problem is solved using the Direct MultiSearch (DMS) solver for derivative-free multiobjective optimization and solutions are compared with alternative ones obtained using genetic algorithms.

Estudo de delaminação em compósitos de matriz polimérica

A aplicação do material compósito é neste momento bastante vasta, graças à combinação das suas características específicas, tais como, maior resistência específica e módulos específicos e melhor resistência à fadiga, quando comparados com os metais convencionais. Tais características, quando requeridas, tornam este material ideal para aplicações estruturais. Esta caminhada de sucesso iniciou desde muito cedo, quando o material compósito já era utilizado para fabrico de armas pelos mongóis e na construção civil pelos hebreus e egípcios, contudo, só a partir dos meados do século XX é que despertou interesses para aplicações mais modernas. Atualmente os materiais compósitos são utilizados em equipamentos domésticos, componentes elétricos e eletrónicos, passando por materiais desportivos, pela indústria automóvel e construção civil, até indústrias de grande exigência e visibilidade tecnológica como a aeronáutica, espacial e de defesa. Apesar das boas características apresentadas pelos materiais compósitos, no entanto, estes materiais têm tendência a perderem as suas propriedades quando submetidas a algumas operações de acabamento como a furação. A furação surge da necessidade de ligação de peças de um mesmo mecanismo. Os furos obtidos por este processo devem ser precisos e sem danos para garantir ligações de alta resistência e também precisas. A furação nos materiais compósitos é bastante complexa devido à sua heterogeneidade, anisotropia, sensibilidade ao calor e pelo facto de os reforços serem extremamente abrasivos. A operação de furação pode causar grandes danos na peça, como a delaminação a entrada, defeitos de circularidade do furo, danos de origem térmica e a delaminação à saída que se apresenta como o mais frequente e indesejável. Com base nesses pressupostos é que este trabalho foi desenvolvido de forma a tentar obter processos simples para determinação e previsão de danos em polímeros reforçados com fibras (de carbono neste caso) de forma a precavê-los. De forma a conseguir estes objetivos, foram realizados ensaios de início de delaminação segundo a proposta de Lachaud et al. e ensaios de pin-bearing segundo a proposta de Khashaba et al. Foram também examinadas extensões de danos de acordo com o modelo de Fator de delaminação ajustado apresentado por Davim et al. A partir dos ensaios, de pin-bearing, realizados foram analisadas influências do material e geometria da broca, do avanço utilizado na furação e de diferentes orientações de empilhamentos de placas na delaminação de laminados compósitos e ainda a influências dessas variáveis na força de rutura por pin-bearing. As principais conclusões tiradas daqui são que a delaminação aumenta com o aumento do avanço, o que já era esperado, as brocas em carboneto de tungsténio são as mais recomendas para a furação do material em causa e que a delaminação é superior para a placa cross-ply quando comparada com placas unidirecionais. Para a situação de ensaios de início de delaminação foram analisadas as influências da variação da espessura não cortada por baixo da broca/punção, de diferentes geometrias de brocas, da alteração de velocidade de ensaio e diferentes orientações de empilhamentos de placas na força de início de delaminação. Deste ensaio as principais conclusões são que a força de início de delaminação aumenta com o aumenta da espessura não cortada e a influência da velocidade de ensaio altera com a variação das orientações de empilhamento.

Estudo da delaminação em compósitos

As excelentes propriedades mecânicas, associadas ao seu baixo peso, fazem com que os materiais compósitos sejam atualmente dos mais interessantes da nossa sociedade tecnológica. A crescente utilização destes materiais e a excelência dos resultados daí provenientes faz com que estes materiais sejam utilizados em estruturas complexas de responsabilidade, pelo que a sua maquinagem se torna necessária de forma a possibilitar a ligação entre peças. O processo de furação é o mais frequente. O processo de maquinagem de compósitos terá como base os métodos convencionais utilizados nos materiais metálicos. O processo deverá, no entanto, ser convenientemente adaptado, quer a nível de parâmetros, quer a nível de ferramentas a utilizar. As características dos materiais compósitos são bastante particulares pelo que, quando são sujeitos a maquinagem poderão apresentar defeitos tais como delaminação, fissuras intralaminares, arrancamento de fibras ou dano por sobreaquecimento. Para a detecção destes danos, por vezes a inspeção visual não é suficiente, sendo necessário recorrer a processos específicos de análise de danos. Existem já, alguns estudos, cujo âmbito foi a obtenção de furos de qualidade em compósitos, com minimização do dano, não se podendo comparar ainda com a informação existente, no que se refere à maquinagem de materiais metálicos ou ligas metálicas. Desta forma, existe ainda um longo caminho a percorrer, de forma a que o grau de confiança na utilização destes materiais se aproxime aos materiais metálicos. Este trabalho experimental desenvolvido nesta tese assentou essencialmente na furação de placas laminadas e posterior análise dos danos provocados por esta operação. Foi dada especial atenção à medição da delaminação causada pela furação e à resistência mecânica do material após ser maquinado. Os materiais utilizados, para desenvolver este trabalho experimental, foram placas compósitas de carbono/epóxido com duas orientações de fibras diferentes: unidireccionais e em “cross-ply”. Não se conseguiu muita informação, junto do fornecedor, das suas características pelo que se levaram a cabo ensaios que permitiram determinar o seu módulo de elasticidade. Relativamente á sua resistência â tração, como já foi referido, a grande resistência oferecida pelo material, associada às limitações da máquina de ensaios não permitiu chegar a valores conclusivos. Foram usadas três geometrias de ferramenta diferentes: helicoidal, Brad e Step. Os materiais utilizados nas ferramentas, foram o aço rápido (HSS) e o carboneto de tungsténio para as brocas helicoidais de 118º de ângulo de ponta e apenas o carboneto de tungsténio para as brocas Brad e Step. As ferramentas em diamante não foram consideradas neste trabalho, pois, embora sejam reconhecidas as suas boas características para a maquinagem de compósitos, o seu elevado custo não justifica a sua escolha, pelo menos num trabalho académico, como é o caso. As vantagens e desvantagens de cada geometria ou material utilizado foram avaliadas, tanto no que diz respeito à delaminação como á resistência mecânica dos provetes ensaiados. Para a determinação dos valores de delaminação, foi usada a técnica de Raio X. Algum conhecimento já existente relativamente a este processo permitiu definir alguns parâmetros (por exemplo: tempo de exposição das placas ao liquido contrastante), que tornaram acessível o procedimento de obtenção de imagens das placas furadas. Importando estas imagens para um software de desenho (no caso – AutoCad), foi possível medir as áreas delaminadas e chegar a valores para o fator de delaminação de cada furo efetuado. Terminado este processo, todas as placas foram sujeitas a ensaios de esmagamento, de forma a avaliar a forma como os parâmetros de maquinagem afectaram a resistência mecânica do material. De forma resumida, são objetivos deste trabalho: - Caracterizar as condições de corte em materiais compósitos, mais especificamente em fibras de carbono reforçado com matriz epóxida (PRFC); - Caracterização dos danos típicos provocados pela furação destes materiais; - Desenvolvimento de análise não destrutiva (RX) para avaliação dos danos provocados pela furação; - Conhecer modelos existentes com base na mecânica da fratura linear elástica (LEFM); - Definição de conjunto de parâmetros ideais de maquinagem com o fim de minimizar os danos resultantes da mesma, tendo em conta os resultados provenientes dos ensaios de força, da análise não destrutiva e da comparação com modelos de danos existentes e conhecidos.

A piezoelectric based energy harvester interface for a CMOS wireless sensor IC

In this thesis a piezoelectric energy harvesting system, responsible for regulating the power output of a piezoelectric transducer subjected to ambient vibration, is designed to power an RF receiver with a 6 mW power consump-tion. The electrical characterisation of the chosen piezoelectric transducer is the starting point of the design, which subsequently presents a full-bridge cross-coupled rectifier that rectifies the AC output of the transducer and a low-dropout regulator responsible for delivering a constant voltage system output of 0.6 V, with low voltage ripple, which represents the receiver’s required sup-ply voltage. The circuit is designed using CMOS 130 nm UMC technology, and the system presents an inductorless architecture, with reduced area and cost. The electrical simulations run for the complete circuit lead to the conclusion that the proposed piezoelectric energy harvesting system is a plausible solution to power the RF receiver, provided that the chosen transducer is subjected to moderate levels of vibration.

Rational manipulation of mRNA folding free energy allows rheostat control of pneumolysin production by Streptococcus pneumoniae

Rational manipulation of mRNA folding free energy allows rheostat control of pneumolysin production by Streptococcus pneumoniae

Diagnosis of Streptococcus pneumoniae meningitis by polymerase chain reaction amplification of the gene for pneumolysin

Diagnosis of bacterial meningitis has long been based on classical methods of Gram stain, serological tests, and culture of cerebrospinal fluid (CSF). The performance of these methods, especially culture and direct smear, is thwarted by failure to detect bacteria following administration of antimicrobial agents and reluctance to performance lumbar punctures at admission. Indeed, patients with meningitis frequently receive antibiotics orally or by injection before the diagnosis is suspected or established. Thus an alternative method has become necessary to help clinicians and epidemiologists to management and control of bacterial meningitis. We evaluate the application of a polymerase chain reaction-based (PCR) assay for amplification of pneumolysin gene (ply) to diagnosis of Streptococcus pneumoniae meningitis. The PCR assay sensitivity for CSF was 96% (95% confidence interval, CI, 90-99%) compared to a sensitivity of 59% for culture (95% CI 49-69%), 66% for Gram stain (95% CI 56-74%), and 78% for latex agglutination test (95% CI 69-86%); PCR specificity was 100% (95% CI 83-100%). PCR results were available within 4 h of the start of the assay. This molecular approach proved to be reliable and useful to identify this bacterium compared with other classical laboratory methods for identification of bacterial meningitis pathogens.

The utility of the polymerase chain reaction assay for aetiologic definition of unspecified bacterial meningitis cases

Most patients with acute suppurative meningitis are otherwise healthy individuals with regard to immune mechanisms against invasive bacterial disease. This medical emergency is among the most dramatic and potentially ravaging diseases that affect humans, particularly young children. The illness often strikes suddenly, and can either result in death or leave the survivors with significant neurological dysfunctions. The demonstration of a bacterial aetiology is necessary for decisions regarding treatment and prophylaxis. Conventional bacteriological methods frequently fail to identify an agent, as a result of administration of antibiotics or delayed lumbar punctures. We investigated the major aetiologic sources of unspecified bacterial meningitis cases (G00.9, ISCD-10) by polymerase chain reaction (PCR)-based identification of Neisseria meningitidis (crgA), Streptococcus pneumoniae (ply) and Haemophilus influenzae (bexA) in cerebrospinal fluid samples. The multiplex PCR detected N. meningitidis in 92%, S. pneumoniae in 4% and H. influenzae in 1% of the 192 clinical samples assayed; 3% were negative for all three DNA targets. Bacterial DNA detection was found to be a valuable adjunct to enhance bacterial meningitis surveillance when the yield of specimens by culture is reduced. The implementation of PCR assays as a diagnostic procedure in Public Health Laboratories is perceived to be a significant advance in the investigation of bacterial meningitis.

Relay card for capacitance measurements

In this bachelor's thesis a relay card for capacitance measurements was designed, built and tested. The study was made for the research and development laboratory of VTI Technologies, which manufactures capacitive silicon micro electro mechanical accelerometers and pressure sensors. As the size of the sensors is decreasing the capacitance value of the sensors also decreases. The decreased capacitance causes a need for new and more accurate measurement systems. The technology used in the instrument measuring the capacitance dictates a framework how the relay card should be designed, thus the operating principle of the instrument must be known. To achieve accurate results the measurement instrument and its functions needed to be used correctly. The relay card was designed using printed circuit board design methods that minimize interference coupling to the measurement. The relay card that was designed in this study is modular. It consists of a separate CPU card, which was used to control the add-on cards connected to it. The CPU card was controlled from a computer through a serial bus. Two add-on cards for the CPU card were designed in this study. The first one was the measurement card, which could be used to measure 32 capacitive sensors. The second add-on card was the MUX card, which could be used to switch between two measurement cards. The capacitance measurements carried out through the MUX card and the measurement cards were characterized with a series of test measurements. The test measurement data was then analysed. The relay card design was confirmed to work and offer accurate measurement results up to a measurement frequency of 10 MHz. The length of the measurement cables limited the measurement frequency.

Nivelen passiivinen mobilisaatio jäykän nilkan hoitona

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää passiivisen mobilisaation vaikutusta ylemmän nilkkanivelen liikelaajuuteen ja siinä mahdollisesti esiintyvään kipuun. Lisäksi tavoitteena oli lisätä manuaalisen terapian tunnettuutta yhtenä jalkaterapian hoitomenetelmänä. Tutkimusmenetelmä oli kokeellinen yksittäistapaustutkimus. Tutkimuseen valittiin harkinnanvaraisesti neljä (n=4) henkilöä, joilla oli ainakin toisen ylemmän nilkkanivelen liikelaajuus dorsaalifleksioon alle 10̊. Lisäksi nivelessä saattoi esiintyä kipua. Passiivista mobilisaatiota annettiin kaksi kertaa viikossa kolmen viikon ajan. Perustasonmittaukset suoritettiin neljä kertaa ennen hoitojaksoa kahden viikon aikana ja kolme kertaa seurantajakson (6 viikkoa) aikana kahden viikon välein. Tiedonhankintamenetelminä olivat kysely- ja tutkimuslomake, kivun ja haitan arviointilomake. Ylemmän nilkkanivelen liikelaajuuden mittaus tehtiin Ficherin goniometrillä. Perustasonmittauksissa nilkkanivelten liikelaajuuden vaihtelu oli 3̊̊-14̊ polvi suorana ja polvi koukussa 5̊- 16̊. Kyselyn mukaan kahdella tutkittavalla esiintyi kipua ainakin toisessa ylemmässä nilkkanivelessä. Hoitojakson aikana kaikien tutkittavien liikelaajuus lisääntyi 3̊- 8̊ polvi suorana ja polvi koukussa 2̈̊- 9̊. Kolme henkilöä saavutetti normaalin kävelyn vaativan liikelaajuuden, 10̊ polvi suorana ja 15̊ polvi koukussa. Seurantavaiheessa liikelaajuudet lisääntyivät alkumittauksiin verratuna kolmella henkilöllä. Yhdellä henkilöllä saavutettu liikelaajuus säilyi seurantavaiheen loppuun asti. Mobilisaatio ei vaikuttanut merkittävästi ylemmän nilkkanivelen kipuun. Koska tämä oli yksittäistapaustutkimus ja tutkimusjoukko oli pieni (N=4), tutkimustuloksia ei voida yleistää. Tutkimustulokset ovat kuitenkin lupaavia ja ne antavat viitteen siitä, että passiivisella mobilisaatiolla voidaan lisätä ylemmän nilkkanivelen liikelaajuutta. Tutkimus antaa lisää näyttöä jalkaterapian alaraajoja tukevista hoitomenetelmistä ja erityisesti nivelen passiivisen mobilisaation vaikutuksesta ylemmän nilkkanivelen liikerajoitukseen. Mobilisaatio on tehokas hoitomenetelmä ja hyvä vaihtoehto perinteisille pehmytkudosperäisen jäykän nilkan hoitomuodoille. Tutkimusta ja sen tuloksia voivat hyödyntää kaikki terveysalan ammattilaiset, jotka työssään käyttävät passiivista mobilisaatiota. Tutkimuksen avulla jalkaterapeutit voivat parantaa omaa kriittistä työotettaan, työnsä seurantaa sekä hoitotulosten dokumentointia.

Kunnon Testistö : yliopistoliikunnan käyttöön

Opinnäytetyö on kaksiosainen tuotteistettu kehittämistyö, joka voidaan luokitella toiminnalliseksi opinnäytetyöksi. Opinnäytetyön tarkoituksena oli tuottaa lihaskuntoa testaava testipatteristo Helsingin yliopiston Yliopistoliikunta -yksikön käyttöön. Työ tehtiin Yliopistoliikunnan kuntosaliohjaajien työvälineeksi liikuntaneuvontaan. Tavoitteena oli valita testistöön helposti toteutettavia, lihaskestävyyttä mittaavia kenttätestejä, jotka eivät vaadi kallista erityislaitteistoa. Testien valintakriteereinä oli luotettavaan tutkimustietoon perustuminen; testien tuli mitata pätevästi sitä ominaisuutta, johon ne on kehitetty, olla toistettavia, tulosten sovellettavissa käytäntöön sekä viitearvoiltaan sopivia tälle kohderyhmälle. Kunnon Testistöön valittiin viisi lihaskuntotestiä, joista yksi mittaa maksimaalista voimaa ja neljä kestovoimaa. Testistö koostuu seuraavista testeistä: käden puristusvoiman mittaus, vatsarutistus, selän 30 sekunnin toistotesti, toistokyykistys ja etunojapunnerrus. Testistöön on tehty testilomake ja ohjeistus. Opinnäytetyön julkaisu tapahtui "Kunnon Testistön" esittelytilaisuudessa marraskuussa 2006 Yliopistoliikunnan tiloissa. Tilaisuudessa opinnäytetyön tekijä esitteli testipatteriston Yliopistoliikunnan henkilökunnalle demohenkilön avulla. Ohjaajien varsinainen koulutus testistöön tapahtuu opinnäytetyöntekijän toimesta alkuvuodesta 2007 erillisessä koulutustilaisuudessa ja testistö otetaan käyttöön keväällä 2007. Jatkotutkimuksen aiheena voisi olla Kunnon Testistön käyttökelpoisuuden testaaminen käytännössä

Calibration of time domain reflectometry (DTR) for soil moisture measurements in cultivated peat soils

Tiivistelmä: TDR-mittausten kalibrointi viljeltyjen turvemaiden kosteuden mittaamiseen

Elevated inflammatory markers combined with positive pneumococcal urinary antigen are a good predictor of pneumococcal community-acquired pneumonia in children.

BACKGROUND: Our objective was to evaluate procalcitonin (PCT) and C-reactive protein (CRP) as predictors of a pneumococcal etiology in community-acquired pneumonia (CAP) in hospitalized children. METHODS: Children requiring hospitalization for CAP were prospectively enrolled. The following indices were determined: antibodies against pneumococcal surface proteins (anti-PLY, pneumococcal histidine triad D, pneumococcal histidine triad E, LytB and pneumococcal choline-binding protein A), viral serology, nasopharyngeal cultures and polymerase chain reaction for 13 respiratory viruses, blood pneumococcal polymerase chain reaction, pneumococcal urinary antigen, PCT and CRP. Presumed pneumococcal CAP (P-CAP) was defined as a positive blood culture or polymerase chain reaction for Streptococcus pneumoniae or as a pneumococcal surface protein seroresponse (≥2-fold increase). RESULTS: Seventy-five patients were included from which 37 (49%) met the criteria of P-CAP. Elevated PCT and CRP values were strongly associated with P-CAP with odds ratios of 23 (95% confidence interval: 5-117) for PCT and 19 (95% confidence interval: 5-75) for CRP in multivariate analysis. The sensitivity was 94.4% for PCT (cutoff: 1.5 ng/mL) and 91.9% for CRP (cutoff: 100 mg/L). A value≤0.5 ng/mL of PCT ruled out P-CAP in >90% of cases (negative likelihood ratio: 0.08). Conversely, a PCT value≥1.5 ng/mL associated with a positive pneumococcal urinary antigen had a diagnostic probability for P-CAP of almost 80% (positive likelihood ratio: 4.59). CONCLUSIONS: PCT and CRP are reliable predictors of P-CAP. Low cutoff values of PCT allow identification of children at low risk of P-CAP. The association of elevated PCT or CRP with a positive pneumococcal urinary antigen is a strong predictor of P-CAP.