Micro- and macroscopic characterizations of the viscoelastic fracture of resin-based fibre composites

Micro- and macroscopic characterizations of the viscoelastic fracture of a unidirectional carbon-fibre-reinforced epoxy composite are presented. First, the micro-cracking behavior of the material is studied by the use of scanning electron microscopy; the in situ creep cracking process is observed and the crack propagation is measured. In order to obtain insight into the mechanisms of the observed creep cracking, macroscopic investigations were also carried out. Finite-element method simulations were carried out to calculate the stress distribution and the variation of stresses with time. A theoretical analysis of the orthotropy of viscoelastic fracture behavior of the material is also conducted.

The application of B-P constitutive equations in finite element analysis of high velocity impact

We present in this paper the application of B-P constitutive equations in finite element analysis of high velocity impact. The impact process carries out in so quick time that the heat-conducting can be neglected and meanwhile, the functions of temperature in equations need to be replaced by functions of plastic work. The material constants in the revised equations can be determined by comparison of the one-dimensional calculations with the experiments of Hopkinson bar. It can be seen from the comparison of the calculation with the experiment of a tungsten alloy projectile impacting a three-layer plate that the B-P constitutive equations in that the functions of temperature were replaced by the functions of plastic work can be used to analysis of high velocity impact.

Epidemiología de la mancha de hierro del café (Cercospora coffeicola B. y Ck.) en las regiones norte y pacífico de Nicaragua

Se estudió el patosistema mancha de hierro-café a diferentes altitudes y bajo condiciones de campo para describir sus epidemias y determinar el periodo critico, su efecto sobre la defoliación y la producción de café cereza y la influencia del clima sobre su desarrollo. Se seleccionaron lotes en fincas a 440 y 650 m.s.n.m., en el Pacifico y 850, 1050 y 1200 m.s.n.m., en el norte. En cada lote, se numeraron y marcaron 150 bandolas, distribuidas en tres estratos y durante 40 semanas se recolectaron datos del nümero de nudos, nudos con frutos, hojas, incidencia (%), severidad (%), nümero de esporas, temperatura, humedad relativa y precipitación. Además, se recolectó información concerniente al nivel tecnológico, manejo agronómico y caracteristicas fisicas del lote. Luego, se describieron y compararon las epidemias, tanto a nivel de estrato, como a nivel de ecosistema, relacionándolas en este ültimo caso con las variables climátícas, el inóculo, la defoliación y ,la producción. Se definió el periodo critico, determinando en qué fase de las epidemias ocurrieron las mayores r (tasas aparentes de infección}. También se calculó un indice de importancia de las epidemias para ampliar las comparaciones. La "mancha de hierro" es más agresiva en el norte que en el Pacifico y se desarrolla más rápidamente cuando comienza tarde. Su mejor desarrollo ocurre en el estrato superior. Su ciclo epidémico va de mayo y junio a marzo y abril y su periodo critico ocurre durante las 2-4 primeras semanas, para la incidencia y los primeros 4-7 meses, para la severidad. Durante este periodo la acumulación semanal de enfermedad fue de 1 - 3% para la incidencia y 0.2 - 0.5% para la severidad. No se pudieron obtener resultados categóricos en cuanto a la relación del desarrollo de la enfermedad y las variables climáticas. Los mayores ataques a los frutos ocurrieron donde habia menos sombra y no necesariamente donde ocurrió la mayor tasa de infección en hojas. Cualquier sistema de manejo de la "mancha de hierro" debe fundamentarse en una fertilización y limpieza adecuadas del cafetal y el control quimico aplicado en base al periodo critico y el estrato de mayor desarrollo de la enfermedad. La severidad y la incidencia describieron de igual manera las epidemias del patosistema, pero es más conveniente utilizar la incidencia como elemento para la toma de decisiones de manejo.

Validación de diferentes opciones de manejo para el control de la roya del café (Hemileia vastatrix B y Br.) en la finca Santa Ana, El Mombacho, Nicaragua

El presente trabajo tuvo como objetivo buscar nuevas alternativas de manejo para el control de la roya del café (Hemileia vastatrix B & BR.) con el uso de Bacillus thuringiensis Berliner (Bt) y oxicloruro de cobre, como complemento al manejo de la sombra, para buscar como disminuir la incidencia de la roya y determinar el mejor momento para la aplicación tomando en cuenta los porcentajes de ésta enfermedad. Para ello se escogió la finca Santa Ana ubicada en el cerro Mombacho (Nicaragua) a 750 metros sobre el nivel del mar. De junio de 1994 a febrero de 1995 se realizaron quincenalmente muestreos aleatorios por conglomerados para roya, mancha de hierro (Cercospora coffeicola B & CK.) y antracnosis (Colletotrichum sp), así como se registraron todas las labores de manejo que realizó el productor. Se establecieron 4 opciones: 2 con cobre: una en forma calendarizado y otra con 10 por ciento de incidencia acumulada, una tercera opc1on usando Bt y por último una parcela testigo. Con los datos obtenidos se elaboraron curvas de incidencia simple y acumulada. Las proporciones de incidencia fueron transformadas a monolitos y lógitos para la realización de regresión simple y poder calcular la velocidad de crecimiento de la epidemia, se calculó el área bajo la curva de la epidemia y las X máximas alcanzadas, se realizaron análisis de varianza para establecer diferencias estadísticas entre los tratamientos y las repeticiones. De manera general la epidemia de roya se hace evidente en agosto y septiembre manteniéndose siempre en aumento, alcanzando los máximos valores en enero y febrero. De los tratamientos en estudio podemos decir que las aplicaciones de cobre calendarizado y con 10 por ciento de incidencia acumulada, presentaron la menor incidencia para la epidemia de roya, sin embargo en el cobre de aplicación calendarizada el efecto de cobre se observa mejor por lo que presenta el mejor comportamiento. En el caso de Bt no se logró determinar su efecto a nivel de campo, a la dosis empleada y en el momento aplicado, su comportamiento fue similar al testigo, quien presentó los mayores porcentajes de acumulados. Para el caso de mancha de hierro se observó una menor incidencia bajo el efecto de aplicaciones calendarizadas. La epidemia de antracnosis no se consideró un problema grave, debido a que los acumulados finales no sobre pasaron el nivel considerado riesgoso (15 por ciento).

Comportamiento epidemiológico de la roya del café (Hemileia vastatrix B. y Br.) bajo diferentes alternativas de manejo

En la hacienda Santa Rosa, localizada en el municipio de San Marcos, departamento de Carazo, a una altura de 475 metros sobre el nivel del mar se estudió el comportamiento epidemiológico de la roya del Café (Hemileia vastatrix B. & Br.) en el ciclo 1994- 1995, bajo la influencia de diferentes alternativas de manejO, así como el efecto de dichas opciones sobre la mancha de hierro (CeiCOspora caffeicola B. & Ck.) y antracnosis (Colletotrichum sp), además se realizó un análisis de presupuesto parcial para la evaluación de las alternativas de manejo de roya. Se evaluaron 8 tratamientos cada uno con tres repeticiones, en cada tratamiento se llevó a cabo un muestreo aleatorizado dirigido que duro 10 meses (muetreos cada 2 semanas), cada tratamiento contó con 10 surcos de 27 plantas, de los cuales se tomaron al azar 5 surcos, con 5 conglomerados de 3 plantas cada uno. En las plantas seleccionadas (al azar), se tomaron 4 bandolas, dos en el estrato superior y dos en el estrato inferior en donde se midieron las siguientes variables: número de hojas totales, incidencia foliar de roya, mancha de hierro y antracnosis. Se realizó también un muestreo de nemátodos y se registraron las labores agronómicas ocurridas durante el ciclo. Los datos recabados fueron usados para observar el comportamiento de la roya bajo diferentes opciones de manejo y efectuar diversas evaluaciones y comparaciones entre los tratamientos, además se estudiaron los niveles de productividad de los tratamientos. De manera general los porcentajes de afectación de la epidemia fueron elevados. La epidemia inició su desarrollo a fines de agosto, sus puntos máximos se dieron en diciembre. El alto nivel de afectación y el precoz desarrollo de la roya estuvo directamente relacionado con el clima, de un ciclo a otro los niveles de afectación varían por ende su importancia y su control. Por medio de las lecturas de incidencia se puede determinar el momento oportuno para realizar aplicaciones. Para hacer de un producto o práctica un arma útil para el control de una enfermedad el momento de aplicación es fundamental. Las aplicaciones de cobre resultaron ser las más efectivas y económicas para el control de la roya, siempre y cuando se tome en cuenta el momento de aplicación.

Formation of composite organic thin film transistors with nanotubes and nanowires

Plastic electronics is a rapidly expanding topic, much of which has been focused on organic semiconductors. However, it is also of interest to find viable ways to integrate nanomaterials, such as silicon nanowires (SiNWs) and carbon nanotubes (CNTs), into this technology. Here, we present methods of fabrication of composite devices incorporating such nanostructured materials into an organic matrix. We investigate the formation of polymer/CNT composites, for which we use the semiconducting polymer poly(3,3‴-dialkyl-quaterthiophene) (PQT). We also report a method of fabricating polymer/SiNW TFTs, whereby sparse arrays of parallel oriented SiNWs are initially prepared on silicon dioxide substrates from forests of as-grown gold-catalysed SiNWs. Subsequent ink-jet printing of PQT on these arrays produces a polymer/SiNW composite film. We also present the electrical characterization of all composite devices. © 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

A microstructural investigation of deformation in fine SiC particulate- and whisker-reinforced aluminium-matrix composites

Aluminium-based composites, reinforced with low volume fractions of whiskers and small particles, have been formed by a powder route. The materials have been tested in tension, and the microstructures examined using transmission electron microscopy. The whisker composites showed an improvement in flow stress over the particulate composites, and this was linked to an initially enhanced work-hardening rate in the whisker composites. The overall dislocation densities were estimated to be somewhat higher in the whisker composites than the particulate composites, but in the early stages of deformation the distribution was rather different, with deformation in the whisker material being far more localized and inhomogeneous. This factor, together with differences in the internal stress distribution in the materials, is used to explain the difference in mechanical properties.

Microstructure, strain fields and flow stress in deformed metal matrix composites

An experimental study of local orientations around whiskers in deformed metal matrix composites has been used to determine the strain gradients existing in the material following tensile deformation. These strain fields have been represented as arrays of geometrically necessary dislocations, and the material flow stress predicted using a standard dislocation hardening model. Whilst the correlation between this and the measured flow stress is reasonable, the experimentally determined strain gradients are lower by a factor of 5-10 than values obtained in previous estimates made using continuum plasticity finite element models. The local orientations around the whiskers contain a large amount of detailed information about the strain patterns in the material, and a novel approach is made to representing some of this information and to correlating it with microstructural observations. © 1998 Acta Metallurgica Inc. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Embedded cell model of three-dimensional two-phase composites

An embedded cell model is presented to obtain the effective elastic moduli and the elastic-plastic stress-strain relations of three-dimensional two-phase particulate composites. Each cell consists of an ellipsoidal inclusion surrounded by a finite ellipsoidal matrix that embedded in an infinite matrix. When both matrix and particle are elastic, the effective elastic moduli are derived which is an exact analytic formula without any simplified approximation that can be expressed in an explicit form. Further, the elastic-plastic stress-strain relations are obtained for spherical cells and oblate spheroid cells, in which the matrix is elastic and the particle is elastic-plastic. In addition, the macroscopic elastic-plastic constitutive relation of particle reinforced composites (PRC) is investigated by a systematic approach [1] in which the matrix is elastic-plastic and the particle is elastic.

Molecular Dynamics Simulation of Thermal and Mechanical Properties of Polyimide-Carbon-Nanotube Composites

An aromatic polyimide and its mixture with randomly distributed carbon nanotubes (NTs) are simulated by using molecular dynamics, repeated energy minimization and cooling processes. The glass transition temperatures are identified through volume-temperature curves. Stress-strain curves, Young's moduli, densities and Poisson ratios are computed at different temperatures. It is demonstrated that the carbon NT reduces the softening effects of temperature on mechanical properties and increases the ability to resist deformation.

INFLUENCE OF MICROSTRUCTURE ON THE TOUGHNESS OF CARBON FIBRE/PLASTIC COMPOSITES.

A preliminary study is presented of the relationship between the microstructural aspects of failure and the fracture energy G//1//C for cracking parallel to the fibres in long-fibre/thermoplastic matrix composites. Fracture energies are measured by a new technique, and fracture surfaces generated by the test are examined by scanning electron microscopy.

The fracture energy of metal fibre reinforced ceramic composites (MFCs)

A model is presented for prediction of the fracture energy of ceramic-matrix composites containing dispersed metallic fibres. It is assumed that the work of fracture comes entirely from pull-out and/or plastic deformation of fibres bridging the crack plane. Comparisons are presented between these predictions and experimental measurements made on a commercially-available composite material of this type, containing stainless steel (304) fibres in a matrix predominantly comprising alumina and alumino-silicate phases. Good agreement is observed, and it's noted that there is scope for the fracture energy levels to be high (~20kJm-2). Higher toughness levels are both predicted and observed for coarser fibres, up to a practical limit for the fibre diameter of the order of 0.5mm. Other deductions are also made concerning strategies for optimisation of the toughness of this type of material. © 2010 Elsevier Ltd.

INFLUENCE OF MICROSTRUCTURE ON THE TOUGHNESS OF CARBON FIBRE/PLASTIC COMPOSITES.

A preliminary study is presented of the relationship between the microstructural aspects of failure and the fracture energy G//l//C for cracking parallel to the fibres in long-fibre/thermoplastic matrix composites. Fracture energies are measured by a new technique, and fracture surfaces generated by the test are examined by scanning electron microscopy.

Onset of Adiabatic Shear Instability in Strain Gradient Dependent Metal Matrix Composites

In this paper, effect of strain gradient on adiabatic shear instability in particle reinforced metal matrix composites is investigated by making use of the strain gradient dependent constitutive equation developed by Dai et al. [9] and the linear perturbation analysis presented by Bai [10]. The results have shown that the onset of adiabatic shear instability in metal matrix composites reinforced with small particles is more prone to occur than in the composites reinforced with large particles. This means that the strain gradient provides a strong deriving force for onset of adiabatic shear instability in metal matrix composites.