Studies on the fracture behaviour of polymer blends with special reference to PP/HDPE and PS/HIPS blends

Investigations on the fracture behaviour of polymer blends is the topic of this thesis. The blends selected are PP/HDPE and PS/HIPS. PP/HDPE blend is chosen due to its commercial importance and PS/HIPS blend is selected to study the transition from brittle fracture to ductile fracture.PP/HDPE blends were prepared at different compositions by melt blending at 180°C and fracture failure process was investigated by conducting notch sensitivity test and tensile test at different strain rates. The effects of two types of modifiers (particulate and elastomer) on the fracture behaviour and notch sensitivity of PP/HDPE blends were studied. The modifiers used are calcium carbonate, a hard particulate filler commonly used in plastics and Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM). They were added in 2%, 4% and 6% by weight of the blends.The study shows that the mechanical properties of PP/HDPE blends can be optimized by selecting proper blend compositions. The selected modifiers are found to alter and improve the fracture behaviour and notch sensitivity of the blends. Particulate fillers like calcium carbonate can be used for making the mechanical behaviour more stable at the various blend compositions. The resistance to notch sensitivity of the blends is found to be marginally lower in the presence of calcium carbonate. The elastomeric modifier EPDM produces a better stability of the mechanical behaviour. A low concentration of EPDM is sufficient to effect such a change. EPDM significantly improves the resistance to notch sensitivity of the blends. The study shows that judicious selection of modifiers can improve the fracture behaviour and notch sensitivity of PP/HDPE blends and help these materials to be used for critical applications.For investigating the transition in fracture behaviour and failure modes, PS/HIPS blends were selected. The blends were prepared by melt mixing followed by injection moulding to prepare the specimens for conducting tensile, impact and flexure tests. These tests were used to simulate the various conditions which promote failure.The tensile behaviour of unnotched and notched PS/HIPS blend samples were evaluated at slow speeds. Tensile strengths and moduli were found to increase at the higher testing speed for all the blend combinations whereas maximum strain at break was found to decrease. For a particular speed of testing, the tensile strength and modulus show only a very slight decrease as HIPS content is increased up to about 40%. However, there is a drastic decrease on increasing the HIPS content thereafter.The maximum strain at break shows only a very slight change up to about 40% HIPS content and thereafter shows a remarkable increase. The notched specimens also follow a comparable trend even though the notch sensitivity is seen high for PS rich blends containing up to 40% HIPS. The notch sensitivity marginally decreases with increase in HIPS content. At the same time, it is found to increase with the increase in strain rate. It is observed that blends containing more than 40% HIPS fail in ductile mode.The impact characteristics of PSIHIPS blends studied were impact strength, the energy absorbed by the test specimen and impact toughness. Remarkable increase in impact strength is observed as HIPS content in the blend exceeds 40%. The energy absorbed by the test specimens and the impact toughness also show a comparable trend.Flexural testing which helps to characterize the load bearing capacity was conducted on PS/HIPS blend samples at the two different testing speeds of 5mmlmin and 10 mm/min. The flexural strength increases with increase in testing speed for all the blend compositions. At both the speeds, remarkable reduction in flexural strength is observed as HIPS content in the blend exceeds 40%. The flexural strain and flexural energy absorbed by the specimens are found to increase with increase in HIPS content. At both the testing speeds, brittle fracture is observed for PS rich blends whereas HIPS rich blends show ductile mode of failure.Photoelastic investigations were conducted on PS/HIPS blend samples to analyze their failure modes. A plane polariscope with a broad source of light was utilized for the study. The coloured isochromatic fringes formed indicate the presence of residual stress concentration in the blend samples. The coverage made by the fringes on the test specimens varies with the blend composition and it shows a reducing trend with the increase in HIPS content. This indicates that the presence of residual stress is a contributing factor leading to brittle fracture in PS rich blends and this tendency gradually falls with increase in HIPS content and leads to their ductile mode of failure.

Robot Motion Vision by Fixation

In many motion-vision scenarios, a camera (mounted on a moving vehicle) takes images of an environment to find the "motion'' and shape. We introduce a direct-method called fixation for solving this motion-vision problem in its general case. Fixation uses neither feature-correspondence nor optical-flow. Instead, spatio-temporal brightness gradients are used directly. In contrast to previous direct methods, fixation does not restrict the motion or the environment. Moreover, fixation method neither requires tracked images as its input nor uses mechanical tracking for obtaining fixated images. The experimental results on real images are presented and the implementation issues and techniques are discussed.

Concordancia interobservador entre ortopedistas de urgencias y cirujanos de codo en fracturas de cúpula radial

El trauma de codo y la fractura de cúpula radial resultan ser un motivo de consulta frecuente en nuestro medio. Es común en nuestro medio que a pesar de tener radiografías de codo en las que se evidencia fractura de cúpula radial se solicite un TAC de codo. Consideramos que el TAC es una herramienta útil en algunos casos de fracturas de la cúpula radial, es decir, no se debe tomar de forma rutinaria el TAC de codo en los pacientes con fracturas de cúpula radial como es usual en nuestro medio. Existen pocos estudios que comparan la concordancia inter observador de las clasificaciones utilizadas para las fracturas de cúpula radial, pero, no existe en la literatura mundial un estudio que evalué las diferencias entre la clasificación de la fractura en base a radiografías y tomografía entre un grupo ortopedistas traumatólogos y sub-especialistas de miembro superior. La realización de este estudio permite elaborar guías de manejo de pacientes con fractura de cúpula radial en la que se racionalizara el uso del TAC de codo.

¿La tomografía de codo cambia la conducta tomada previamente con radiografía en fracturas de cúpula radial? un estudio de concordancia

Las fracturas de la cúpula radial corresponden a un tercio de todas las fracturas del codo en adultos (1), por lo que se toman radiografías o tomografías, sin embargo no existe literatura que soporte la realización de la tomografía como estudio complementario, por lo que preguntamos ¿La tomografía de codo cambia la conducta tomada previamente con radiografía en fracturas de cúpula radial? Se propone un estudio de concordancia, donde se evalúan las radiografías y tomografías por parte de dos cirujanos de codo, de pacientes con diagnóstico de fractura de cúpula radial valorados en urgencias de dos hospitales de tercer nivel de Bogotá desde enero 2011 a enero 2013. Se revisaron 116 historias, 99 cumplieron los criterios, las radiografías fueron revisadas por dos ortopedistas de codo quienes realizaron clasificación de Mason obteniendo un κ 1 (p˂ 0,00), propuesta de tratamiento postradiografía κ 0,934 (p˂ 0,000 IC95% 0.85, 1). Tratamiento post-tomografía de codo κ 0.949 (p˂ 0,00 IC95% 0.867,1). Concordancia intra-ortopedista de la conducta pre y post-tomografía hay cambio en la conducta del ortopedista 1 en 32.6% (κ 0.674 p˂ 0,00 IC95% 0.52, 0.818) y del ortopedista 2 en 36% (κ 0.64 p˂ 0,00 IC95% 0.452, 0.792). Se dividieron los pacientes en Mason I, II, III con concordancia considerable en los pacientes Mason I y III, mientras que en Mason II fue una concordancia aceptable lo que significa que el uso de tomografía de codo cambia la conducta en general pero sobretodo en pacientes clasificados Masson II.

Resultados clínicos, radiológicos del manejo de fracturas diafisiarias de fémur con clavos elásticos endomedulares en población pediátrica

Introducción: Las fracturas de fémur en pediatría son una causa de discapacidad por requerir una inmovilización prolongada, convirtiendo su manejo en un reto para el ortopedista. El tratamiento depende de muchos factores, como la edad, el peso, el tipo de fractura y mecanismo de trauma. El estudio evaluará los desenlaces clínicos y radiológicos del paciente pediátrico con fracturas diafisiaria de fémur manejadas quirúrgicamente con clavos elásticos endomedulares. Materiales y métodos: Estudio observacional descriptivo, serie de casos, recolección de información a través de revisión de historias clínicas en pacientes sometidos quirúrgicamente con clavos elásticos. Resultados: Un total de 13 casos; promedio de edad de 8,2±2,86 años; relación hombre mujer es 3: 1. Principal mecanismo de trauma baja energía (9 casos). Con un seguimiento de 12.5±2,82 meses, el postoperatorio evidenció complicaciones menores relacionadas con irritación del punto de entrada del clavo (9 casos). Solo un caso presentó no unión de la fractura. No se documentaron otras complicaciones, existen diferencias estadísticamente significativas en la anteversión femoral del miembro fracturado y el sano (p=0,001) relacionado con problemas rotacionales, igual que la angulación en el plano sagital (p=0,030) sin repercusión para la consolidación ni la marcha. Conclusiones: El análisis de resultados clínicos y radiológicos concuerda con lo descrito en la literatura mundial, los clavos elásticos endomedulares es una técnica reproducible con resultados excelentes y satisfactorios, bajas tasas de complicaciones. Éste estudio presenta limitaciones debido al tamaño de muestra, no podemos hacer recomendaciones definitivas.

Percepción de pacientes mayores de 65 años o cuidadores sobre el posoperatorio de fractura de cadera y su recuperación funcional

Introducción: La fractura de cadera se presenta predominantemente en población mayor; se espera que para el año 2050 se presenten alrededor de 6 millones de fracturas de cadera a nivel global. Parkkari et al (1). Dado que el sistema de salud colombiano dificulta el seguimiento adecuado de los pacientes y su manejo posoperatorio integral, desconocen las estadísticas reales de los desenlaces funcionales, mortalidad y complicaciones asociadas a la fractura de cadera. Método: Estudio observacional descriptivo de corte transversal. Mediante una encuesta telefónica cuyo objetivo fue determinar el manejo intra y extra hospitalario por los servicios de rehabilitación y ortopedia, describir la mortalidad y la recuperación funcional percibidos por los encuestados. Resultados: De 286 pacientes intervenidos, 116 aceptaron participar (24% hombres y 76% mujeres). Edades entre 65 y 99 años (media: 81.3 años). En el primer año después de la cirugía, el 29% de los pacientes presento al menos un reingreso hospitalario; la mortalidad en el grupo femenino fue de 23% frente a un 43% en el grupo masculino. El 98% de los pacientes deambulaba previo a la cirugía, frente a un 78% de los pacientes a un año del procedimiento, 83 pacientes refirieron complicaciones pos-operatorias. En el grupo entre 65 y 74 años la capacidad de deambular posterior al procedimiento fue de 84%, para las edades entre 75 a 84 años fue del 82% y en los mayores de 85 años del 75%. Conclusiones: La recuperación funcional de los pacientes intervenidos por fractura de cadera, difícilmente llegan a alcanzar el estado funcional previo a la fractura, lo cual se traduce en situaciones de dependencia, riesgo de caída y complicaciones médicas.

Resultados tratamiento de las fracturas intertrocantéricas en el Hospital Universitario Mayor MEREDÍ

Las fracturas intertrocantericas son una importante causa de la morbimortalidad en los adultos mayores. Requieren la mayoria manejo quirurgico. No se ha logrado definir si es mejor el tratamiento con osteosintesis o artoplastia de cadera. Por esta razon decidimos realizar un estudio identificando los resultados en cada uno de los tratamientos con poblacion colombiana en el Hospital Universitario Mayor Mederi. Metodos: Estudio de serie de casos. Se analizó una cohorte retrospectiva de pacientes mayores de 59 años con fractura intertrocantérica en el Hospital Universitario Mayor Méderi. Resultados: Se reportaron un total de 179 pacientes con diagnóstico de fractura intertrocantérica. De los cuales se realizaron 100 osteosíntesis , 20 reemplazos totales de cadera y 59 hemiartroplastias. La mortalidad fueron 11 pacientes que corresponde al 6.1%, 3 fueron hombres y 8 mujeres, en cuanto al procedimiento realizado a 7 pacientes se les realizo osteosíntesis y a los 4 restantes se les realizo hemiartroplastia. En total 7 infecciones las cuales se presentaron respectivamente en 6 osteosíntesis y 1 hemiartroplastia. Discusión: La mortalidad fue mayor en la osteosíntesis con 7 pacientes que equivale al 63,6 % de la mortalidad total del estudio. Los porcentajes de infección postoperatoria fueron mayores en la osteosíntesis , encontrándose que del total de pacientes intervenidos 3,9% se infectaron y de estos el 85,7 % corresponden a osteosíntesis versus 14,3% de hemiartroplastia. El sangrado postoperatorio fue mayor a 500 cc en un 39% de las osteosíntesis y en un 44% en las hemiartroplastias. Conclusión: el tratamiento de las fracturas intertrocantéricas tuvo menor mortalidad y menor porcentaje de infección cuando los pacientes fueron tratados con hemiartroplastia y reemplazo total de cadera.

Analysis and Simulation of Transverse Random Fracture of Long Fibre Reinforced Composites

La present tesi proposa una metodología per a la simulació probabilística de la fallada de la matriu en materials compòsits reforçats amb fibres de carboni, basant-se en l'anàlisi de la distribució aleatòria de les fibres. En els primers capítols es revisa l'estat de l'art sobre modelització matemàtica de materials aleatoris, càlcul de propietats efectives i criteris de fallada transversal en materials compòsits. El primer pas en la metodologia proposada és la definició de la determinació del tamany mínim d'un Element de Volum Representatiu Estadístic (SRVE) . Aquesta determinació es du a terme analitzant el volum de fibra, les propietats elàstiques efectives, la condició de Hill, els estadístics de les components de tensió i defromació, la funció de densitat de probabilitat i les funcions estadístiques de distància entre fibres de models d'elements de la microestructura, de diferent tamany. Un cop s'ha determinat aquest tamany mínim, es comparen un model periòdic i un model aleatori, per constatar la magnitud de les diferències que s'hi observen. Es defineix, també, una metodologia per a l'anàlisi estadístic de la distribució de la fibra en el compòsit, a partir d'imatges digitals de la secció transversal. Aquest anàlisi s'aplica a quatre materials diferents. Finalment, es proposa un mètode computacional de dues escales per a simular la fallada transversal de làmines unidireccionals, que permet obtenir funcions de densitat de probabilitat per a les variables mecàniques. Es descriuen algunes aplicacions i possibilitats d'aquest mètode i es comparen els resultats obtinguts de la simulació amb valors experimentals.