Elastic-plastic constitutive relation of particle reinforced composites

In this paper, a systematic approach is proposed to obtain the macroscopic elastic-plastic constitutive relation of particle reinforced composites (PRC). The strain energy density of PRC is analyzed based on the cell model, and Che analytical formula for the macro-constitutive relation of PRC is obtained. The strength effects of volume fraction of the particle and the strain hardening exponent of matrix material on the macro-constitutive relation are investigated, the relation curve of strain versus stress of PRC is calculated in detail. The present results are consistent; with the results given in the existing references.

Preparation and Tribological Studies of Stearic Acid Self-Assembled Monolayers on Polymer-Coated Silicon Surface

We present a good alternative method to improve the tribological properties of polymer films by chemisorbing a long-chain monolayer on the functional polymer surface. Thus, a novel self-assembled monolayer is successfully prepared on a silicon substrate coated with amino-group-containing polyethyleneimine (PEI) by the chemical adsorption of stearic acid (STA) molecules. The formation and structure of the STA-PEI film are characterized by means of contact-angle measurement and ellipsometric thickness measurement, and of Fourier transformation infrared spectrometric and atomic force microscopic analyses. The micro- and macro-tribological properties of the STA-PEI film are investigated on an atomic force microscope (AFM) and a unidirectional tribometer, respectively. It has been found that the STA monolayer about 2.1-nm thick is produced on the PEI coating by the chemical reaction between the amino groups in the PEI and the carboxyl group in the STA molecules to form a covalent amide bond in the presence of N,N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCCD) as a dehydrating regent. By introducing the STA monolayer, the hydrophilic PEI polymer surface becomes hydrophobic with a water contact angle to be about 105degrees. Study of the time dependence of the film formation shows that the adsorption of PEI is fast, whereas at least 24 h is needed to generate the saturated STA monolayer. Whereas the PEI coating has relatively high adhesion, friction, and poor anti-wear ability, the STA-PEI film possesses good adhesive resistance and high load-carrying capacity and anti-wear ability, which could be attributed to the chemical structure of the STA-PEI thin film. It is assumed that the hydrogen bonds between the molecules of the STA-PEI film act to stabilize the film and can be restored after breaking during sliding. Thus, the self-assembled STA-PEI thin film might find promising application in the lubrication of micro-electromechanical systems (MEMS).

"Aplicación de un sistema multimétrico para evaluar la calidad del agua superficial en la microcuenca El Coyote del Rio Estelí, Nicaragua"

En la microcuenca El Coyote localizada en el municipio de Condega, Estelí, se evaluó la calidad del agua superficial de sde febrero del 2010 a febrero del 2011. El propósito fue la identificación de indicadores que faciliten la vigilancia y monitoreo de la calidad del agua . Se integró un sistema multimétrico utilizando las características físicoquímicas y bacteriológicas, macro invertebrados acuáticos, la caracterización morfométrica de la microcuenca y la información resultante a nivel de comunidad (cambios en el uso del suelo). En la determinación de la relación de la calidad del agua con la estructura de la macrofauna acuática (macroinvertebrados) se usó el método Biological Monitoring Working Party (BMWP/Col ) . La microcuenca tiene 144 afluentes con una forma oval - oblonga - alargada, y su curva hipsométrica refleja un estado de equilibrio relativo de juvenil a madurez. El uso del suelo es inadecuado y su entorno natural fue valorado como subóptimo. Aunque los parámetros fisico químicos indicaron que las aguas son alcalinas, con un nivel aceptable de oxigeno disuelto, categorizadas según el Diagrama de Riverside como aguas aptas par a riego (C2 - S1), y aceptables según valores determinados para DBO 5 y DQO; sin embargo, requieren de un tratamiento de descontaminación previo a su uso doméstico y agropecuario. Además, debido a la presencia de coliformes fecales estas aguas no están aptas para consumo humano . Los macroinvertebrados varían, según la estacionalidad, en riqueza, abundancia y distribución, presentando una disminución en el número de individuos en la época lluviosa (t= 5.21, p<2.18E - 07). E l 6 8 . 91 % de los macroinvertebrados bioin dicadores se distribuyeron en cinco familias : Leptohyphidae , Baetidae , Hydropsychidae , Chironomidae y Physidae , siendo el cariotipo piedra el que present ó mayor diversidad y abundancia . El promedio del BMWP /Col fue de 60.06, indicando una calidad del agua entre dudosa y aceptable , y el índice ASPT de 6.71 señala una contaminación moderada ; estos resultados coincide n con los obtenidos utilizando la batería de indicadores fisicoquímicos y bacteriológicos .

La ganadería bovina con énfasis en la cadena de carne, en el municipio de Muy Muy, Matagalpa

Con el objetivo de caracterizar la ganadería bovina con énfasis en la carne, del municipio de Muy Muy, Departamento de Matagalpa, se realizó un diagnóstico estático en 238 fincas ganaderas. La zona es de trópico semihumedo, en transición entre la zona seca y la zona húmeda, con precipitaciones anuales de 1,505 mm promedio, con temperaturas de 27 grados celcius promedio mensual y una humedad relativa de 80. 30%. Los suelos son mollisoles con alto contenido de materia orgánica y nutriente, excepto fósforo, cuyo principal limitante la representa la pendiente de la zona alta. Los resultados muestran que la ganadería extensiva se practica en un 89.91% de los productores, siendo muestreado el 35% del territorio, el municipio cuenta con 376 kilómetros cuadrados, del área muestreada el 85.56% está ocupada en actividades ganaderas, el 7.31 % con agricultura y un 7.12 % con área forestal. El inventario del hato ganadero del municipio es aproximadamente de 21,986 cabezas de ganado, siendo el 21.22 % vacas en 20.65 % novillos, 1.83 % toros y 1.12 % bueyes, raciales dominantes son: Brahaman con 58.71 %, Pardo% producción; los grupos suizo 14.93%, Suindico 13.43 %, Holstein 8.96 %., Reyna 1.49 % e Indobrasil. con 1.49 %, el 80 % de los terneros son retenidos por sus dueños, para engordarlos y venderlos a mayor precio. La distribución del sistema de la producción de carne encontrado es: crianza 52.52 %, Crianza-Desarrollo 29.83 %, Crianza-Desarrollo-Engorde 11.34 % , el 6.31 % de los ganaderos, lo tiene como producción de leche de autoconsumo, el incremento de peso por día de los novillos de engorde es de 9.49 kilogramos y los novillos de desarrollo 0.32 kilogramos, los terneros al destete tienen un incremento de peso de 0.24 kilogramos por día y al nacer pesan menos de 22 kilogramos aproximadamente, los suplementos que más se suministran al ganado son: sal común 96.64 % , micronutrientes el 19.75 % y caña de azúcar el 19.33% Los principales indicadores zootécnicos encontrados son: natalidad de 48 %, mortalidad de terneros 9.84 % , morbilidad de terneros 19.37 % 1 mortalidad de adultos 2.23 % , morbilidad de adultos 2.99 % , destete efectivo 90.16 % , largo de lactancia 309.07 días, carga animal 0.78 ua/mz, intervalo entre parto y parto 432.39 días, producción de leche por vaca en verano 3.93 litros promedio, producción de leche por vaca en invierno 6.47 litros promedio, producción anual por vaca 1,607.16 litros, edad del primer parto 3.42 años, peso de la vaquilla al primer celo 175.56 kilogramos aproximadamente, peso del recién nacido 21.71 kilogramos aproximadamente. Los costos de producción de la carne y la leche resultan más eficientes en los pequeños y medianos ganaderos, obteniendo que el costo de producción de un kilogramo de carne es de es 0.97 para los pequeños ganaderos y de es 1.40 para los medianos, mientras que los grandes ganaderos tienen es 1.83 , de igual manera, en la producción de leche los pequeños y medianos ganaderos son más eficientes , obteniendo un costo por litro de leche, de es 0.24 los pequeños y es 0.49 los medianos y los grandes ganaderos tienen es 0.56.

Magnetic field design for floating zone crystal growth

The magnetic fields produced by electrical coils are designed for P-doped Si crystal growth in a floating full zone in microgravity environment. The fields are designed specially to reduce the how near the free surface and then in the melt zone by adjusting the coil positions near the melt zone. The effects of the designed magnetic fields on reducing the Row velocity and the non-uniformity of the concentration distribution in the melt zone are better than those of the case of a uniform longitudinal magnetic field, obtained by numerical simulation. It is expected to improve the radial macro-segregation and reduce the convection in the crystal growth at the same time by using the designed magnetic field.

Electrical and optical spectroscopy for quantitative screening of hepatic steatosis in donor livers.

Macro-steatosis in deceased donor livers is increasingly prevalent and is associated with poor or non-function of the liver upon reperfusion. Current assessment of the extent of steatosis depends upon the macroscopic assessment of the liver by the surgeon and histological examination, if available. In this paper we demonstrate electrical and optical spectroscopy techniques which quantitatively characterize fatty infiltration in liver tissue. Optical spectroscopy showed a correlation coefficient of 0.85 in humans when referenced to clinical hematoxylin and eosin (H&E) sections in 20 human samples. With further development, an optical probe may provide a comprehensive measure of steatosis across the liver at the time of procurement.

Estudios preliminares para determinar las causas que provocan la mancha verde en los tabacos negros (Nicotiana tabacum L.) en la región I

Durante el periodo comprendido entre 1986 y 1990 se realizaron seis trabajos de investigación en el tabaco negro (Nicotiana. ta.ba.cum L.) variedad S-98, con el objetivo de estudiar las causas que provocan la mancha verde. El estudio se inició en el ciclo 1986-1987 con tres trabajos simultáneos ubicados en Esteli y Jalapa, uno a nivel de macetera para determinar el efecto en términos seneralea del suelo, agua y medio ambiente. Otro a nivel de campo realizado en tres fincas de Esteli y tres de Jalapa donde se analizaron loe elementos minerales, lo que incluyó análisis de macro micronutrientea del suelo y hojas, análisis de calidad del agua y agroquimicos. El tercero consistió en un análisis de residuos de plaguicidas en el suelo y agua que descartara la posibilidad de un efecto fitotóxico en las plantas de tabáco. Como resultado de estos trabajos se descartó el suelo y el agua como un factor que incidiera en la mancha verde; pero si se observó una relación entre la cantidad de polvo aplicado, su frecuencia y el porciento de afectación, por lo que se decidió evaluar en el siguiente ciclo (1987-1988) la influencia de tres tratamientos en polvo (zineb, propineb y bentonita) con diferente número de aplicaciones (2, 4, 8 y 12). Los resultados indicaron que las parcelas tratadas con bentonita presentaron los mayores porcentajes de hojas con síntomas de mancha verde y que esto se relacionaba con la cantidad de producto aplicado. No obstante, producto de la disposición, tamaño de las parcelas y dificultades de la aplicación, se pudo apreciar que existió movimiento de producto de una parcela a otra. Por este motivo se programó otro experimento bajo condiciones de aislamiento. El ensayo se estableció a nivel de macetera en el Centro Experimental de Estelí para determinar en condiciones de aplicación controlada el efecto de la bentonita y su número de aplicaciones en polvo (4, 12 y aplicación a hojas individuales) en la incidencia de la mancha verde. Todos los tratamientos presentaron mancha verde, incluyendo el testigo, lo que descarta la posibilidad de que la bentonita sea la causante de la mancha verde, pues ésta aparece o no en hojas tratadas y simultáneamente en hojas no tratadas en una misma planta. Algunas observaciones de técnicos involucrados en la producción de tabaco indican que el porcentaje de afectación aumenta a medida que el período de deshidratación se prolonga, por lo que se planificó en el ciclo 1989-1990 un trabajo de investigación para determinar el efecto del periodo de deshidratación en la incidencia de la mancha verde. Se estudió de 1 a 8 dias de deshidratación. En el corte 3 en dos fincas seleccionadas de Esteli y Jalapa. La severidad de la mancha verde se vió influenciada por el periodo de deshidratación, disminuyendo ésta si reducimos los dias de deshidratación.

The damage evaluation of rigid particle filled polymer

In this paper, the rigid particle filled polymer is studied in the hope to understand the real damage mechanisms. Two damage parameters were introduced and measured. One is the macro-damage of the materials calculated from the modulus measured, another is micro-damage describing the interfacial debonding or the percentage of the particle debonded from the matrix. The damage rate of the macro damage decreases, while the micro damage increases with the applied stress.

Evaluación de Rhizobium tropici UMR 1899 en tres variedades de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) y la extracción de macronutrientes primarios por el cultivo

El presente trabajo fue realizado en la finca experimental La Compañía, Carazo, en época de postrera (octubre- diciembre de 1996), en suelos jóvenes de origen volcánico con altos contenidos de potasio y deficiente de fósforo. El propósito del experimento fue determinar la influencia de dos tipos de Rhizobium en tres variedades de frijol común (Phaseolus vulgaris L.), sobre la producción de materia seca y rendimiento, así como la extracción de los elementos mayores tales como N, P y K. Las variedades evaluadas fueron: Honduras - 46, DOR - 364 y Revolución - 79 y los tipos de Rhizobium evaluados fueron: Rhizobium tropici UMR 1899 y la bacteria nativa Rhizobium leguminosarum bv phaseoli. El diseño utilizado fue bloques completos al azar (B.C.A), con seis tratamientos y cuatro repeticiones. Las variables evaluadas fueron: altura de planta, número de nódulos, peso seco de nódulos, peso seco de cada nódulo, materia seca, densidad de plantas por hectárea, número de vainas por planta, número de granos por vaina, peso de 100 granos, rendimiento y extracciones de macronutrientes como N, P y K. Los datos se procesaren usando análisis de varianza (ANDEVA) y se utilizó la prueba de rangos múltiples de DUNCAN (Ps0.05). Los resultados obtenidos se pueden sintetizar de la siguiente forma: la variedad Honduras - 46, presentó mayor producción de materia seca en los tejidos del follaje (1563.23 kg/ha), así como también obtuvo el mayor rendimiento (1 000.51 kg/ha), la variedad Revolución - 79 obtuvo la mayor producción de materia seca en los tejidos de la raíz (117.91 Kg/ha). La variedad DOR - 364 obtuvo la mayor extracción de macro nutrientes primarios (67.12 kg/ha de nitrógeno, 6.90 kg/ha de fósforo y 60.91 kg/ha de potasio). La bacteria nativa Rhlzobium leguminosarum bv phaseoli obtuvo la mayor producción de materia seca en los tejidos del follaje y la raíz, asi como en el rendimiento y extracciones totales de macronutrientes primarios.

Evaluación agronómica y fitosanitaria para la determinación de capacidad de extracción de nutrientes, acumulación de materia seca de dos variedades de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) en tres sistemas de labranza (convencional, mínima y cero)

El presente trabajo fue realizado en la estación experimental "La Compañía" Carazo, en época de postrera 1995, en suelos jóvenes de origen de cenizas volcánicas, el suelo es franco-limoso con altos contenidos de potasio y deficientes en fósforo. De acuerdo a sus propiedades, este suelo puede ser considerado adecuado para la mayoría de los cultivos; pH neutro y buen drenaje. El propósito del experimento fue determinar la capacidad de extracción de macro elementos, elementos secundarios, acumulación de materia seca y la dinámica de plagas, enfermedades y enemigos naturales en el cultivo de frijol, para dos variedades de frijol común (Phaseolus vulgaris L.). Las variedades evaluadas fueron: Dor 364, Revolución 84. El diseño utilizado fue en bloques completamente al azar (B.C.A.) con seis tratamientos y cuatro repeticiones, cada tratamiento era un tipo de labranza. Los datos se sometieron a un análisis de varianza (ANOEVA) y se utilizó la prueba de rangos múltiples según Tukey y SNK al 95 por ciento de confianza. Para la recopilación de información sobre plagas y enfermedades los datos se arreglaron en un diseño de parcelas divididas ubicándose los tipos de labranza en las parcelas grandes y las variedades en las parcelas pequeñas. El análisis de plagas se hizo usando el paquete estadístico (S.A.S.). El análisis estadísticos de datos se realizó a través de ANDEVA y se separaron los tratamientos por medio de la prueba de S.N.K . Los datos obtenidos se pueden sintetizar de la siguiente forma: La variedad Dor 364 alcanzó una mayor altura en el sistema de labranza mínima, las mayores extracciones de macro elementos y elementos secundarios (P, K, Ca, Mg, y S ), se obtuvo en el sistema de labranza cero + mulch + subsoleo y al mismo tiempo acumuló más materia seca. En cuanto a la variedad Revolución 84 la mayor altura se obtuvo en la labranza cero + mulch, las mayores extracciones y acumulación de materia seca se obtuvo en la labranza convencional La labranza con mejores rendimientos fue la convencional, para ambas variedades evaluadas en el ensayo. La planta indicadora (sorgo) mostró mayor extracción de P, K, Ca, Mg, y S en sus tejidos en comparación con las otras variedades estudiadas En los resultados referentes a plagas de suelo se encontró que labranza mínima presentó mayor número de especies de plagas de suelo. En cuanto insecto plagas de follaje, los mas importantes que se presentaron en el ensayo están; Diabrótica spp., Nodonata spp., y Empoasca spp., la mayor presencia fue de Empoasca spp, la cual estuvo en casi todos los muestreos realizados. De los seis sistemas de labranzas evaluados labranza mínima fue la que mejor disminuyó las poblaciones de insectos plagas del follage. La mayor cantidad de benéficos se observó en labranzas mínima mas incorporación, seguida muy de cerca por labranza convencional más subsoleo. En cuanto a la incidencia y severidad de las enfermedades, fue notorio que hubo poca incidencia en las plantas. Sin embargo en las pocas plantas que hubo presencia de agentes patógenos se observó una alta severidad, la cual fue mayor usando, cero labranzas más mulch.

On failure modes and strength characterization of brittle disordered materials under uniaxial compression and tension

With a newly developed Material Failure Process Analysis code (MFPA(2D)), influence of hetero geneity on fracture processes and strength characterization of brittle disorder materials such as rock or concrete is numerically studied under uniaxial compression and tension conditions. It is found th at, due to the heterogeneity of the disordered material, relatively more diffused micro-fractures appear in the early stage of loading. Different from homogeneous materials such as glass, macro-crack nucleation starts well before the peak stress is reached and the crack propagation and coalescence can be traced, which can be taken as a precursory to predict the macro-fracture of the material. The presence of residual strength in the post-peak region and the resemblance in the stress-strain curves between tension and compression are significant results and are found to be dependent on the heterogeneity of the specimens. Examples showing the tentative applications of MFPA(2D) in modeling failure of composite materials and rock or civil engineering problem are also given in this paper.

Efecto de diferentes residuos de origen vegetal y animal en algunas caracteristicas fisica, quimica y biológica del compost. Hacienda Las Mercedes, Managua, 2005

El estudio del efecto de diferentes residuos orgánicos de origen vegetal y animal en algunas características física, química y biológica del compost. Los objetivos fueron: C ontribuir a la búsqueda de alternativas de reciclaje de diferentes materiales de origen vegetal, animal y que contenga buenas características físicas, q uímicas y biológicas, evaluar el efecto de diferentes materiales orgánicos (pulpa de café, aserrín, basura verde + cascarilla de arroz, abono verde + cascarilla de arroz y residuos del comedor) sobre algunas propiedades químicas, físicas y biológicas del c ompost y determinar cuál de las mezclas orgánicas evaluadas (pulpa de café, aserrín, basura verde + cascarilla de arroz, abono verde + cascarilla de arroz y residuos del comedor) contribuyen a mejorar algunas de las propiedades químicas, físicas y biológic as del compost. Se estableció en la Hacienda Las Mercedes, propiedad de la Universidad Nacional Agraria, ubicada en el Km. 11 y ½ carretera norte, 1 Km. al lago frente a la empresa CARNIC en la localidad Las Mercedes perteneciente al departamento de Mana gua. Está finca se ubica geográficamente a los 12º8 ́36 ́ ́ latitud norte y 86º09 ́49 ́ ́ longitud oeste a una altitud de 56 msnm. El estudio comprendió cinco tratamientos y tres repeticiones: los cinco tratamientos compuestos de: basura seca recogida de la Ha cienda Las Mercedes, estiércol, cal y sica (carbón vegetal) en común; el tratamiento uno se diferenciaba por la presencia de pulpa de café, el dos por tener aserrín, el tres con basura verde más cascarilla de arroz, el cuatro con abono verde más cascarill a de arroz y el quinto con residuos provenientes del comedor de la Universidad Nacional Agraria. Se evaluaron las siguientes variables: temperatura, humedad, fitoxicidad , Contenido de macro y micro elementos y d iversidad de hongos y bacterias en el proce so de compostaje . El aná lisis estadístico utilizado fue el análisis de varianza a la variable: análisis químico, se realizó separación de medias por TUKEY al 5% de probabilidad de error. A las variables humedad, toxicidad y análisis microbiológico se les realizó un análisis cualitativo. La variable temperatura se le realizó análisis de varianz a a través del MANOVA. Se obtuvieron los siguientes resultados: existe diferencia significativa entre los tratamientos en la variable temperatura siendo la pulp a de café el material orgánico que favorece mayor actividad microbiana y que permitió obtener temperaturas más altas que el resto de mezclas . La pasteurización del abono se logró a través de que la temperatura entre 45 ºC y 50 ºC fue por un tiempo prolon gado. Según el resultado del análisis químico realizado en el laboratorio de suelos y aguas de la UNA indican por que los rangos de humedad al final del ensayo se mantuvieron dentro de los parámetros óptimos (50 - 65 %). Todos los tratamientos tienen una r elación carbono/nitrógeno alta, las que varían entre 79:1 a 60:1. Todas las mezclas tienen estabilidad, no hay presencia de sustancias fitotóxicas. En todos los tratamientos se obtiene una germinación arriba del 90 por ciento. La presencia de bacterias y hongos estuvo durante todo el proceso de descomposición, siendo menor el número de especies de hongos encontrados por tratamiento a los 30 días que a los 90 días. Entre las bacterias más encontradas están las del género Bacillus.

Influence of stochastic mesoscopic structure on macroscopic mechanical behavior of brittle material

A newly developed numerical code, MFPA(2D) (Material Failure Process Analysis), is applied to study the influence of stochastic mesoscopic structure on macroscopic mechanical behavior of rock-like materials. A set of uniaxial compression tests has been numerically studied with numerical specimens containing pre-existing crack-like flaw. The numerical results reveal the influence of random mesoscopic structure on failure process of brittle material, which indicates that the variation of failure mode is strongly sensitive to the local disorder feature of the specimen. And the patterns of the crack evolution in the specimens are very different from each other due to the random mesoscopic structure in material. The results give a good explanation for various kinds of fracture modes and peak strength variation observed in laboratory studies with specimens made from the same rock block being statistically homogenous in macro scale. In addition, the evolution of crack is more complicated in heterogeneous cases than in homogeneous cases.

Trans-Scale Mechanics: Looking For The Missing Links Between Continuum And Micro/Nanoscopic Reality

Problems involving coupled multiple space and time scales offer a real challenge for conventional frameworks of either particle or continuum mechanics. In this paper, four cases studies (shear band formation in bulk metallic glasses, spallation resulting from stress wave, interaction between a probe tip and sample, the simulation of nanoindentation with molecular statistical thermodynamics) are provided to illustrate the three levels of trans-scale problems (problems due to various physical mechanisms at macro-level, problems due to micro-structural evolution at macro/micro-level, problems due to the coupling of atoms/molecules and a finite size body at micro/nano-level) and their formulations. Accordingly, non-equilibrium statistical mechanics, coupled trans-scale equations and simultaneous solutions, and trans-scale algorithms based on atomic/molecular interaction are suggested as the three possible modes of trans-scale mechanics.

Deformation Twinning In Bulk Nanocrystalline Metals: Experimental Observations

Deformation twins have been observed in nanocrystalline (nc) fcc metals with medium-to-high stacking fault energies such as aluminum, copper, and nickel. These metals in their coarse-grained states rarely deform by twining at room temperature and low strain rates. Several twinning mechanisms have been reported that are unique to nc metals. This paper reviews experimental evidences on deformation twinning and partial dislocation. emissions from grain boundaries, twinning mechanisms, and twins with zero-macro-strain. Factors that affect the twinning propensity and recent analytical models on the critical grain sizes for twinning are also discussed. The current issues on deformation twinning in nanocrystalline metals are listed.