Evaluation of the Effectiveness of Representative Methods for Determining Young's Modulus and Hardness from Instrumented Indentation Data

The effectiveness of Oliver & Pharr's (O&P's) method, Cheng & Cheng's (C&C's) method, and a new method developed by our group for estimating Young's modulus and hardness based on instrumented indentation was evaluated for the case of yield stress to reduced Young's modulus ratio (sigma(y)/E-r) >= 4.55 x 10(-4) and hardening coefficient (n) <= 0.45. Dimensional theorem and finite element simulations were applied to produce reference results for this purpose. Both O&P's and C&C's methods overestimated the Young's modulus under some conditions, whereas the error can be controlled within +/- 16% if the formulation was modified with appropriate correction functions. Similar modification was not introduced to our method for determining Young's modulus, while the maximum error of results was around +/- 13%. The errors of hardness values obtained from all the three methods could be even larger and were irreducible with any correction scheme. It is therefore suggested that when hardness values of different materials are concerned, relative comparison of the data obtained from a single standard measurement technique would be more practically useful. It is noted that the ranges of error derived from the analysis could be different if different ranges of material parameters sigma(y)/E-r and n are considered.

Effects of 'sinking in' and 'piling up' on estimating the contact area under load in indentation

The phenomena of the 'piling up' and 'sinking-in' of surface profiles in conical indentation in elastic-plastic solids with work hardening are studied using dimensional and finite-element analysis. The degree of sinking in and piling up is shown to depend on the ratio of the initial yield strength Y to Young's modulus E and on the work-hardening exponent n. The widely used procedure proposed by Oliver and Pharr for estimating contact depth is then evaluated systematically. By comparing the contact depth obtained directly from finite-element calculations with that obtained from the initial unloading slope using the Oliver-Pharr procedure, the applicability of the procedure is discussed.

Investigation of the Mechanical Properties of Thin Films by Nanoindentation, Considering the Effects of Thickness and Different Coating-Substrate Combinations

In order to further investigate nanoindentation data of film-substrate systems and to learn more about the mechanical properties of nanometer film-substrate systems, two kinds of films on different substrate systems have been tested with a systematic variation in film thickness and substrate characteristics. The two kinds of films are aluminum and tungsten, which have been sputtered on to glass and silicon substrates, respectively. Indentation experiments were performed with a Nano Indent XP II with indenter displacements typically about two times the nominal film thicknesses. The resulting data are analyzed in terms of load-displacement curves and various comparative parameters, such as hardness, Young's modulus, unloading stiffness and elastic recovery. Hardness and Young's modulus are investigated when the substrate effects are considered. The results show how the composite hardness and Young's modulus are different for different substrates, different films and different film thicknesses. An assumption of constant Young's modulus is used for the film-substrate system, in which the film and substrate have similar Young's moduli. Composite hardness obtained by the Joslin and Oliver method is compared with the directly measured hardness obtained by the Oliver and Pharr method.

压痕投影接触面积标定方法的研究

基于Oliver与Pharr方法的纳米压痕实验以其简单方便获得广泛的应用,但众多因素对压痕实验结果的影响范围并无明确的结论.其中压痕接触面积的确定是一个重要环节,该因素对实验结果,特别是小深度下的实验结果具有重要影响.仔细分析了Oliver与Pharr方法并进行了几种材料的纳米压痕实验,针对该方法在接触深度确定、不同深度范围下方法的适用性进行了说明.分析结果表明,对所有的材料使用统一的面积公式,只有在大压痕深度时才是适用的,而在小压痕深度时可能带来较大的误差.因此,应慎重使用由Oliver与Pharr方法得到的小压痕深度的硬度数据.

An New Area Function for Sharp indenter Tips in Nanoindentation

A new area function is introduced and applied to a Berkovich tip in order to characterize the contact projected area between an indenter and indented material. The function can be related directly to tip-rounding, thereby having obviously physical meaning. Nanoindentation experiments are performed on a commercial Nano Indenter XPsystem. The other two area functions introduced by Oliver and Pharr and by Thurn and Cook respectively are involved in this paper for comparison. By comparison from experimental results among different area functions, the indenter tip described by the proposed area function here is very close to the experimental indenter.

Relationships Between Initial Unloading Slope, Contact Depth, and Mechanical Properties for Conical Indentation in Linear Viscoelastic Solids

Using analytical and finite element modeling, we examine the relationships between initial unloading slope, contact depth, and mechanical properties for spherical indentation in viscoelastic solids with either displacement or load as the independent variable. We then investigate whether the Oliver-Pharr method for determining the contact depth and contact radius, originally proposed for indentation in elastic and elastic-plastic solids, is applicable to spherical indentation in viscoelastic solids. Finally, the analytical and numerical results are used to answer questions raised in recent literature about measuring viscoelastic properties from instrumented spherical indentation experiments.

Influence of Obstacle-Produced Turbulence on Development of Premixed Flames

An investigation into influence of obstructions on premixed flame propagation has been carried out in a semi-open tube. It is found that there exists flame acceleration and rising overpressure along the path of flame due to obstacles. According to the magnitude of flame speeds, the propagation of flame in the tube can be classified into three regimes: the quenching, the choking and the detonation regimes. In premixed flames near the flammability limits, the flame is observed first to accelerate and then to quench itself after propagating past a certain number of obstacles. In the choking regime, the maximum flame speeds are somewhat below the combustion product sound speeds, and insensitive to the blockage ratio. In the more sensitive mixtures, the transition to detonation (DDT) occurs when the equivalence ratio increases. The transition is not observed for the less sensitive mixtures. The dependence of overpressure on blockage ratio is not monotonous. Furthermore, a numerical study of flame acceleration and overpressure with the unsteady compressible flow model is performed, and the agreement between the simulation and measurements is good.

Evaluación de una mezcla de cepas de Rhizobium bajo diferentes niveles de fertilización en tres variedades de frijol rojo (Phaseolus vulgaris L.) en Nicaragua

El ensayo se realizó en la Estación Experimental La Compañía, Masatepe, en la época de postrera (octubre-diciembre) de 1998. Los objetivos fueron: Determinar el crecimiento y rendimiento de tres cultivares de frijol, utilizando la técnica de inoculación en bolsas de polietileno y evaluar el rendimiento de tres cultivares de frijol, utilizando la técnica de inoculación y diferentes niveles de fertilización en condiciones de campo. Se montaron dos ensayos, uno en bolsas de polietileno con diseño en parcelas divididas en BCA con 40 observaciones y el ensayo en campo con diseño en parcelas subdivididas con cuatro réplicas. Los factores evaluados fueron; A: variedades (a1: Door-364, a2: Compañia y •a3: Criolla), B: inoculante con cepa de Rhizobium (b1: Semilla Inoculada y b2: Semilla Sin Inocular) y C: niveles de fertilizantes (c1: 127 kg/ha de completo (12-24-12) a la siembra, C2: 127 kg/ha de completo (12-24-12) a la siembra más 63.5 kg/ha de urea a los 25 días después de la siembra y c3: 127 kg/ha de completo (12-24-12) a la siembra más 127 kg/ha de urea a los 25 días después de la siembra),• este último factor no se evaluó en el ensayo en bolsas. En el experimento en bolsas la variedad Door-364 obtuvo el mayor peso seco y la variedad Criolla el mayor rendimiento entre los demás cultivares. En el factor inoculante con cepa de Rhizobium las plantas no inoculadas superaron en altura, peso seco de plantas y rendimientos a las plantas inoculadas. En el experimento en campo la variedad Door-364 superó en número de vainas por planta, granos por vaina, peso seco de paja y rendimiento en campo a las demás variedades, los cultivares Compañia y Criolla presentaron mayor peso en mil granos y población por hectárea respectivamente. Las plantas inoculadas superaron a las plantas no inoculadas en todas las variables con excepción del peso seco de paja. El nivel de fertilizantes 127 kg/ha de la formula completa (l2-24-12) a la siembra más 127 kg/ha de urea a los 25 días después de la siembra obtuvo más vainas por planta, peso de mil granos, rendimientos y peso seco de paja. La dosis de 127 kg/ha de la fórmula completa (12-24-12) a la siembra más 63.5 kg/ha de urea a los 25 días después de la siembra presentó el mayor número de plantas por hectárea y granos por vaina, en esta última variable la dosis de 127 kg/ha de la fórmula completa (12-24-12) a la siembra obtuvo el mismo resultado.

Revelation of a Functional Dependence of the Sum of Two Uniaxial Strengths/Hardness on Elastic Work/Total Work of Indentation

Dimensional and finite element analyses were used to analyze the relationship between the mechanical properties and instrumented indentation response of materials. Results revealed the existence of a functional dependence of (engineering yield strength sigma(E,y) + engineering tensile strength sigma(E,b))/Oliver & Pharr hardness on the ratio of reversible elastic work to total work obtained from an indentation test. The relationship links up the Oliver & Pharr hardness with the material strengths, although the Oliver & Pharr hardness may deviate from the true hardness when sinking in or piling up occurs. The functional relationship can further be used to estimate the SUM sigma(E,y) + sigma(E,b) according to the data of an instrumented indentation test. The sigma(E,y) + sigma(E,b) value better reflects the strength of a material compared to the hardness value alone. The method was shown to be effective when applied to aluminum alloys. The relationship can further be used to estimate the fatigue limits, which are usually obtained from macroscopic fatigue tests in different modes.

Los dilemas de la acción colectiva global. Un estudio de caso : el movimiento sindical en el MERCOSUR (1991-2012)

Resumen: Este trabajo analiza la acción colectiva sindical postnacional en el MERCOSUR en un período histórico signado por profundas mutaciones políticas, económicas, y productivas sociales (1991-2012) a partir de los relatos y representaciones de sus protagonistas. El trabajo cualitativo intentará explicar la configuración del sindicalismo internacional en la globalización, y describir las estrategias del movimiento obrero mercosureño. La metodología cualitativa ilustra un trabajo de campo a partir de entrevistas en profundidad a 34 sindicalistas del Mercosur, y entrevistas adicionales a tres representantes de la Confederación Sindical de las Américas, dos empresarios del Mercosur, un especialista académico en la dimensión sociolaboral de la integración regional y un representante de la OIT en la región. La metodología de análisis e interpretación de dichas entrevistas ha sido la teoría fundamentada, entendida como la técnica más idónea de aprehender los procesos sociales a través de las voces de los líderes obreros, comprender su realidad, sus representaciones y sistema de valores, sus ideas y su acción colectiva. La literatura de los movimientos sociales en la globalización capitalista ha puesto el énfasis en la emergencia de nuevos colectivos cuyos reclamos se concentran en el reconocimiento (Fraser y Honneth, 2006) de sus identidades que el modelo fordista de producción pareció invisibilizar y soslayar ante la primacía de las prácticas económicas y demandas distributivas. Esta tesis conjuga una perspectiva dualista y demuestra que las estrategias de reconocimiento y las reivindicaciones de redistribución de tipo clasista se resignificaron en el escenario postnacional a través de la Coordinadora de Centrales Sindicales del Cono Sur –CCSCS- (subregional) y, con un desarrollo menor: los Sindicatos Globales (FSI, GUFs) en la acción sectorial [1991-2012]. Para arribar al núcleo configurativo de sus representaciones y su sistema de valores, la investigación transitó por los sentidos y significados del trabajo, las mutaciones productivas y de las condiciones del trabajo, las teorías del fin del trabajo, la precarización y la representación de los trabajadores más frágiles: mujeres, jóvenes y migrantes. En un segundo orden se interpeló sobre la gobernanza mundial, los organismos internacionales, el régimen normativo internacional, la civilización capitalista, para luego abordar el estudio específico del Mercosur y la acción obrera en dicho proceso. El núcleo determinó que para los representantes obreros la acción colectiva sindical debe ser postnacional y su objetivo es limitar la globalización capitalista neoliberal. La CCSCS conformó desde sus inicios un movimiento capaz de elevarse al rango supranacional para representar la voz de los trabajadores del MERCOSUR. La pluralidad configuró su mayor virtud durante sus primeros 20 años, reconociendo una experiencia de aprendizaje de tolerancia y respeto, que ellos definen como la unidad en la diversidad. Esta entidad constituye un patrimonio único como paradigma del sindicalismo postnacional. Los sindicatos del Cono Sur adoptaron diversas modalidades de acción colectiva: a) reactiva (con repertorios de insubordinación, de lucha y resistencia al modelo neoliberal), b) proactiva (con repertorios de incidencia normativa en el MERCOSUR) y c) participativa (con repertorios de producción propositiva de incidencia en la dimensión social del MERCOSUR). Su acción colectiva reactiva, normativa y propositiva fue eficaz a mediano plazo para participar e incidir en el MERCOSUR, crear una dimensión social del bloque y dotar de derechos normativos a los ciudadanos de la región. Su acción tuvo un sentido político de gran poder instituyente, con capacidad movilización y alta exposición pública. Sin embargo, en la segunda década su lógica de construcción quedó subordinada a los procesos nacionales y a los partidos gobernantes, dejó de ser performativa y de creación política, dirimiéndose en la esfera social junto a otros movimientos sociales emergentes, y provocó un ciclo de desmovilización. Simultáneamente, emergió con fuerza otra modalidad de sindicalismo postnacional con la fusión y refundación de los Sindicatos Globales. Su acción sectorial contribuye a restaurar las demandas de distribución que habían quedado soslayadas, pero esta tesis manifiesta que los protagonistas afirman que sus marcos de acción colectiva deberán ser conjuntos para ser exitosa. El sindicalismo postnacional en el MERCOSUR se define a sí mismos como agente de desarrollo, protagonista del modelo socioproductivo, pero también como vehículo partícipe de la democracia y de una matriz sustentable de desarrollo

Mechanism Analysis of Landslide of a Layered Slope Induced by Drawdown of Water Level

The frequent drawdown of water level of Yangtze River will greatly influence the stability of the widely existing slopes in the Three Gorges reservoir zone, especially those layered ones. Apart from the fluctuating speed of water level, the different geological materials will also play important roles in the failure of slopes. Thus, it must be first to study the mechanism of such a landslide caused by drawdown of water level.A new experimental setup is designed to study the performance of a layered slope under the drawdown of water level. The pattern of landslide of a layered slope induced by drawdown of water level has been explored by means of simulating experiments. The influence of fluctuating speed of water level on the stability of the layered slope is probed,especially the whole process of deformation and development of landslide of the slope versus time. The experimental results show that the slope is stable during the water level rising, and the sliding body occurs in the upper layer of the slope under a certain drawdown speed of water level. In the process of slope failure, some new small sliding body will develop on the main sliding body, and the result is that they speed up the disassembly of the whole slope.Based on the simulating experiment on landslide of a layered slope induced by drawdown of water level, the stress and displacement field of the slope are calculated.The seepage velocity, the pore water pressure, and the gradient of pore water head are also calculated for the whole process of drawdown of water level. The computing results are in good agreement with the experimental results. Accordingly, the mechanism of deformation and landslide of the layered slope induced by drawdown of water level is analyzed. It may provide basis for treating this kind of layered slopes in practical engineering.

Influence of Indenter Tip Roundness on Hardness Behavior in Nanoindentation

In this paper. the effect of indenter tip roundness on hardness behavior for two typical elastic perfectly plastic materials is studied by means of finite element simulation. A rigid conical indenter of semi apex angle 70.3 degrees fitted smoothly with a spherical tip is employed. It is shown that as the indentation depth increases hardness first rises from zero, reaches a maximum and then decreases slowly approaching asymptotically the limiting value equal to that due to a conical indenter of ideally sharp tip. The range within which hardness varies appreciably is comparable to the radius of the indenter tip. The difference between the maximum value and the limiting value depends on the yield stress over the Young's modulus ratio. The smaller this ratio the greater the difference is. Numerical simulation also provides an opportunity for checking the accuracy and limitations of the widely used Oliver-Pharr method.

Calidad fitosanitaria y presencia de aflatoxinas en granos de sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench), en almacen y campo, 2005

Entre las problemáticas de la producción de sorgo en Nicaragua está el deficiente manejo postcosecha del grano, como consecuencia es afectado por diferentes plagas que dañan su calidad (insectos, hongos y bacterias). Algunos hongos que afectan el grano en campo y almacén son productores de diferentes micotoxinas, causando micotoxicosis (intoxicaciones), mortales para la salud humana y animal. El estudio se realizó con el objetivo de conocer la calidad fitosanitaria y presencia de niveles de aflatoxinas en granos almacenados. Se recolectaron muestras a nivel de empresas e industrias almacenadoras y a nivel de campo. A cada una de las muestras se le realizó análisis organoléptico (olor, temperatura, apariencia); físico (impurezas), entomológico, patológico (hongos y bacterias) y análisis de aflatoxinas por medio del método de minicolumna. Las plagas primarias encontradas en los granos de almacén fueron los géneros: Rhizopertha dominica ( F. ), Sitophillus oryzae ( L. ), las plagas secundarias son: Tribolium castaneum (Herbst), Orizaephillus surinamensis ( L. ), Cryptolestes sp , además se encontraron insectos depredadores como Orius sp. y parasitoides de la familia Bethylidae y Pteromalidae. A nivel de campo el insecto que se encontró con mayor número fue el telarañero del sorgo ( Celama sp). Los géneros de hongos Fusarium spp, Helminthosporium sp. y la bacteria Pseudomonas syringae ocasionaron los más altos porcentajes de infección en granos de almacén y campo. Se identificaron siete especies de Aspergillus, de las cuales las especies A. flavus Link y A. parasiticus Speare se asocian a la presencia de aflatoxinas; sin embargo, este análisis de aflatoxinas resultó por debajo de 20 partes por billón (ppb).