Pulse-lavage brushing followed by hydrogen peroxide-gauze packing for bone-bed preparation in cemented total hip arthroplasty : a bovine model

To compare the effectiveness of pulse-lavage brushing followed by hydrogen peroxide-gauze packing with either technique alone or normal-saline irrigation in bone-bed preparation for cemented total hip arthroplasty. 44 fresh-frozen ox femoral canals were prepared for cemented total hip arthroplasty using 4 techniques: normal-saline irrigation, pulse-lavage brushing, hydrogen peroxide-soaked gauze packing, and a combination of the latter 2 techniques. The maximum tensile pull-out force required to separate the prosthesis from the femoral canal was measured as an indicator of the strength of the cement-bone interface. The mean pull-out force to separate the prosthesis from the femoral canal was significantly higher in specimens prepared with pulse-lavage brushing followed by hydrogen peroxide-soaked gauze packing or pulse-lavage brushing alone than those prepared with normal-saline irrigation or hydrogen peroxide-soaked gauze packing alone 300(p<0.001). Pulse-lavage brushing is more effective at cleansing the femoral canal and increasing mechanical strength at the cement-bone interface than preparation with normal-saline irrigation or hydrogen peroxide-soaked gauze packing.

Performance score variation between days at Australian national and Olympic women's artistic gymnastics competition

We determined the inter-day variability in elite-standard women's artistic gymnastics competition scores. National (50 gymnasts for up to three days) and Olympic (24 gymnasts for up to five days) competition scores published in the public domain (‘Giant poster pull-out’, 2010; Gymnastics Australia, 2008) were evaluated using three statistical measures. Analyses of the inter-day differences in the mean scores as a percentage (MDiff%), coefficient of variation percentages for the mean score across both days (CV%), and Pearson correlation coefficients for the inter-day score (r) were interpreted using thresholds from trivial to large. National-class gymnasts' two-day performance variation was trivial for vault, small for floor and beam, and moderate for bars. When senior gymnasts competed for a third day the performance variation increased to moderate for vault. Across five days of Olympic competition there were trivial (e.g. CV%: vault = 0.8) to small (e.g. CV%: bars = 2.0) variations in performances between days on all apparatus. Olympians' performance score consistency is superior to senior, national-class competitors. The performance score consistency required for gymnasts who aspire to participate at the Olympics as a top-24 competitor is better than 3%.

Epoxy nanocomposites containing magnetite-carbon nanofibers aligned using a weak magnetic field

Abstract Novel magnetite-carbon nanofiber hybrids (denoted by Fe3O4@CNFs) have been developed by coating carbon nanofibers (CNFs) with magnetite nanoparticles in order to align CNFs in epoxy using a relatively weak magnetic field. Experimental results have shown that a weak magnetic field (∼mT) can align these newly-developed nanofiber hybrids to form a chain-like structure in the epoxy resin. Upon curing, the epoxy nanocomposites containing the aligned Fe3O4@CNFs show (i) greatly improved electrical conductivity in the alignment direction and (ii) significantly higher fracture toughness when the Fe3O4@CNFs are aligned normal to the crack surface, compared to the nanocomposites containing randomly-oriented Fe3O4@CNFs. The mechanisms underpinning the significant improvements in the fracture toughness have been identified, including interfacial debonding, pull-out, crack bridging and rupture of the Fe3O4@CNFs, and plastic void growth in the polymer matrix.

Improving the toughness and electrical conductivity of epoxy nanocomposites by using aligned carbon nanofibres

There is an increasing demand for high performance composites with enhanced mechanical and electrical properties. Carbon nanofibres offer a promising solution but their effectiveness has been limited by difficulty in achieving directional alignment. Here we report the use of an alternating current (AC) electric field to align carbon nanofibres in an epoxy. During the cure process of an epoxy resin, carbon nanofibres (CNFs) are observed to rotate and align with the applied electric field, forming a chain-like structure. The fracture energies of the resultant epoxy nanocomposites containing different concentrations of CNFs (up to 1.6wt%) are measured using double cantilever beam specimens. The results show that the addition of 1.6wt% of aligned CNFs increases the electrical conductivity of such nanocomposites by about seven orders of magnitudes to 10^-2S/m and increases the fracture energy, G<inf>Ic</inf>, by about 1600% from 134 to 2345J/m². A modelling technique is presented to quantify this major increase in the fracture energy with aligned CNFs. The results of this research open up new opportunities to create multi-scale composites with greatly enhanced multifunctional properties.

Assessment of bond strength in CFRP retrofitted beams under marine environment

Carbon fibre reinforced polymer (CFRP) sheet has gained its popularity to retrofit civil structures which is bonded externally, typically on the soffit of a beam. In this study, the bond between carbon fibre reinforced polymer (CFRP) and concrete is improved by modifying the property of commercial epoxy and compared against normal epoxy. The deterioration in bond strength was produced by placing the beam into salt water under wet dry cycles. Also, a model is proposed to determine the bond strength from flexural test and compared against the available bond strength models which are typically obtained from pull out test. This proposed model shows promising results in terms of predicting the bond strength from flexural test. In addition, a strength reduction factor is introduced to incorporate the effect of wet dry cycles to predict the long term behaviour. It is found that the modified epoxy enhance the ductile property and bond strength.

Multifunctional properties of epoxy nanocomposites reinforced by aligned nanoscale carbon

The present paper compares improvements to the fracture energy and electrical conductivity of epoxy nanocomposites reinforced by one-dimensional carbon nanofibres (CNFs) or two-dimensional graphene nanoplatelets (GNPs). The focus of this investigation is on the effects of the shape, orientation and concentration (i.e. 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 wt%) of nanoscale carbon reinforcements on the property improvements. Alignment of the nano-reinforcements in the epoxy nanocomposites was achieved through the application of an alternating current (AC) electric-field before gelation and curing of the epoxy resin. Alignment of the nano-reinforcements increased the electrical conductivity and simultaneously lowered the percolation threshold necessary to form a conductive network in the nanocomposites. Nano-reinforcement alignment also increased greatly the fracture energy of the epoxy due to a higher fraction of the nano-reinforcement participating in multiple intrinsic (e.g. interfacial debonding and void growth) and extrinsic (e.g. pull-out and bridging) toughening mechanisms. A mechanistic model is presented to quantify the contributions from the different toughening mechanisms induced by CNFs and GNPs to the large improvements in fracture toughness. The model results show that one-dimensional CNFs are more effective than GNPs at increasing the intrinsic toughness of epoxy via void growth, whereas two-dimensional GNPs are more effective than CNFs at improving the extrinsic toughness via crack bridging and pull-out.

Structural analyzes of the use of residues of tires in reinforced concrete

The search for an adequate destination to the tires without use is a problem for many countries. The use of tire rubber in concrete through the partial substitution of the small aggregate has for objective the withdrawal of this material of the environment besides serving as alternative material in places that present sand scarcity. However, to use this type of concrete in civil construction it's necessary to verify its structural behavior. The behavior of the adherence enters the bar of armor and the concrete surrounding it has decisive importance with relation to the load capacity of the structures of reinforced concrete. In this context, this work presents, argues and evaluates the results of the experimental studies for determination of the adherence tension according to pulling up assays pull-out normalized for CEB RC6 and also related in the ASTM C-234 in concrete with and without rubber residues. Armors of nominal diameter of 10,0; 12,5 and 16 mm had been used and concrete contend 10% of rubber fibres in substitution to the sand in volume.

Estudo das ligações por conectores de chapas com dentes estampados em peças estruturais de madeira

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo das ligações entre pilares de concreto e alvenaria cerâmica de vedação

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Cimentação de coroas com fosfato de zinco sobre munhões de liga de titânio, irradiados ou não por laser

By means of tensile strength, NiCr total crowns were removed from machine-made conical abutments composed by an Ti-6Al-4V alloy. In a total of 20 abutments, 10 were used with it surface presenting high smoothness and 10 abutments had its surfaces modifi ed by laser both cemented with zinc phosphate. The mechanical test was performed at a MTS 810 universal machine adjusted to a speed of 0.5 mm/m. The statistical analysis was done by Levene’s test, which showed homogeneity of variances among groups (F =2.21; p < 0.1). “Student t test” showed that signifi cant differences were found between groups. The modifi cation of the abutment surface through laser caused an increase in pull-out resistance of crowns cemented with zinc phosphate from 430.66 N to 1.514,87 N.

Non-nutritive sucking associated with self-mutilating behavior

Although sucking activity has been considered an essential behavior of early childhood to satisfy nutritive and non-nutritive needs, digit and pacifier sucking are deleterious oral habits that may interfere with child development. Furthermore, this clinical picture may be compounded by other concerning habits, such as self-mutilating behavior. This article reports 4-year follow-up of a child in whom non-nutritive sucking was associated with an unusual self-mutilating behavior; namely, the child would pull out her own hair after wrapping it around her finger every time she sucked on the pacifier. This occurred specially at bedtime, while she was watching TV, or when she was somewhat anxious, and remitted and recurred throughout the follow-up period. In an attempt to address this behavior, pacifier use was discontinued and the child’s head was shaved. Ultimately, the case was only solved through combined efforts involving the child, her family, and health professionals. Based on the parents’ reports and clinical examination and follow-up findings, we emphasize the importance of investigating the origin of the problem and considering emotional aspects and its association with other habits in such cases.

Estudo da aderência entre o concreto celular e as barras de aço

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Comportamento al fuoco di travi in c.a. rinforzate esternamente a flessione e taglio

Tesi riguardo la fase preliminare di una campagna sperimentale su elementi rinforzati a flessione e taglio con fibra di basalto e malta e successivamente testati al fuoco. Comprende una parte relativa al comportamento dei comositi allle alte temperature e una sul problema della delaminazione alle alte temperature. Sono inoltre condotte simulazione numeriche relativamente al problema dell trasmissione del calore all'interno della sezione, con particolare attenzione alla modellazione dell'intuemescente. Sono stati eseguite prove di pull-out sui rinforzi e una serie di prove a compressione a caldo sulla malta d'incollaggio.

Hybrid foundations for offshore wind turbines

Nowadays offshore wind turbines represents a valid answer for energy production but with an increasing in costs mainly due to foundation technology required. Hybrid foundations composed by suction caissons over which is welded a tower supporting the nacelle and the blades allows a strong costs reduction. Here a monopod configuration is studied in a sandy soil in a 10 m water depth. Bearing capacity, sliding resistance and pull-out resistance are evaluated. In a second part the installation process occurring in four steps is analysed. considering also the effect of stress enhancement due to frictional forces opposing to penetration growing at skirt sides both inside and outside. In a three dimensional finite element model using Straus7 the soil non-linearity is considered in an approximate way through an iterative procedure using the Yokota empirical decay curves.

Effetto dell'addizione di fibre corte di carbonio su microstruttura e proprietà di materiali a base di ZrB2

Il lavoro di tesi, svolto presso l’Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici (ISTEC-CNR, Faenza, RA), ha affrontato la produzione e la caratterizzazione di ceramici a base di boruro di zirconio (ZrB2) con lo scopo di valutare l’efficacia delle fibre corte di carbonio come potenziale rinforzo. Il boruro di zirconio appartiene a una famiglia di materiali noti come UHTC (Ultra-High Temperature Ceramics) caratterizzati da elevato punto di fusione e in grado di mantenere la resistenza meccanica e operare con limitata ossidazione a temperature superiori ai 2000°C. Il principale ostacolo nella produzione dei materiali a base di ZrB2 è il processo di sintesi, infatti, a causa della loro elevata temperatura di fusione, per ottenere un materiale completamente denso è necessario utilizzare processi a temperatura e pressione elevati (T > 2000°C e P > 30 MPa), condizioni che vanno ad influenzare la microstruttura della matrice e delle fibre e di conseguenza le proprietà meccaniche del materiale. L’aggiunta di additivi di sinterizzazione idonei permette di ottenere materiali perfettamente densi anche a temperature e pressioni inferiori. Tuttavia lo ZrB2 non viene ampiamente utilizzato per applicazioni strutturali a causa della sua fragilità, per far fronte alla sua bassa tenacità il materiale viene spesso rinforzato con una fase allungata (whiskers o fibre). È già oggetto di studi l’utilizzo di fibre corte e whiskers di SiC per tenacizzare lo ZrB2, tuttavia la forte interfaccia che viene a crearsi tra fibra e matrice, che non permette il pull-out delle fibre, ci porta a credere che una fibra che non tenda a reagire con la matrice, presentando un’interfaccia più debole, possa portare ad una tenacizzazione più efficace. Per questo scopo sono stati realizzati mediante pressatura a caldo due materiali rinforzati con fibre corte di carbonio: ZrB2 + 5% vol MoSi2 + 8% vol fibre di carbonio e [ZrB2 + 2 % peso C] + 8% vol fibre di carbonio, indicati rispettivamente con Z5M_Cf e Z2C_Cf. Sono stati analizzati e discussi diversi aspetti del materiale rinforzato tra cui: il comportamento di densificazione durante la pressatura a caldo, l’evoluzione della microstruttura della matrice, la distribuzione e la morfologia delle fibre, l’influenza del rinforzo sulle proprietà meccaniche di durezza e tenacità e sulla resistenza all’ossidazione. L’elaborato è strutturato come segue: inizialmente sono state introdotte le caratteristiche generali dei ceramici avanzati tra cui le proprietà, la produzione e le applicazioni; successivamente è stata approfondita la descrizione dei materiali a base di boruro di zirconio, in particolare i processi produttivi e l’influenza degli additivi di sinterizzazione sulla densificazione e sulle proprietà; ci si è poi concentrati sull’effetto di una seconda fase allungata per il rinforzo del composito. Per quanto riguarda la parte sperimentale vengono descritte le principali fasi della preparazione e caratterizzazione dei materiali: le materie prime, disperse in un solvente, sono state miscelate mediante ball-milling, successivamente è stato evaporato il solvente e la polvere ottenuta è stata formata mediante pressatura uniassiale. I campioni, dopo essere stati sinterizzati mediante pressatura uniassiale a caldo, sono stati tagliati e lucidati a specchio per poter osservare la microstruttura. Quest’ultima è stata analizzata al SEM per studiare l’effetto dell’additivo di sinterizzazione (MoSi2 e carbonio) e l’interfaccia tra matrice e fase rinforzante. Per approfondire l’effetto del rinforzo sulle proprietà meccaniche sono state misurate la durezza e la tenacità del composito; infine è stata valutata la resistenza all’ossidazione mediante prove in aria a 1200°C e 1500°C. L’addizione di MoSi2 ha favorito la densificazione a 1800°C mediante formazione di una fase liquida transiente, tuttavia il materiale è caratterizzato da una porosità residua di ~ 7% vol. L’addizione del carbonio ha favorito la densificazione completa a 1900°C grazie alla reazione dall’additivo con gli ossidi superficiali dello ZrB2. La microstruttura delle matrici è piuttosto fine, con una dimensione media dei grani di ~ 2 μm per entrambi i materiali. Nel caso del materiale con Z5M_Cf sono presenti nella matrice particelle di SiC e fasi MoB derivanti dalla reazione dell’additivo con le fibre e con la matrice; invece nel materiale Z2C_Cf sono presenti grani di carbonio allungati tra i bordi grano, residui delle reazioni di densificazione. In entrambi i materiali le fibre sono distribuite omogeneamente e la loro interfaccia con la matrice è fortemente reattiva. Nel caso del materiale Z5M_Cf si è formata una struttura core-shell con lo strato più esterno formato da SiC, formato dalla reazione tra il siliciuro e la fibra di C. Nel caso del materiale Z2C_Cf non si forma una vera e propria interfaccia, ma la fibra risulta fortemente consumata per via dell’alta temperatura di sinterizzazione. I valori di durezza Vickers dei materiali Z5M_Cf e Z2C_Cf sono rispettivamente 11 GPa e 14 GPa, valori inferiori rispetto al valore di riferimento di 23 GPa dello ZrB2, ma giustificati dalla presenza di una fase meno dura: le fibre di carbonio e, nel caso di Z5M_Cf, anche della porosità residua. I valori di tenacità dei materiali Z5M_Cf e Z2C_Cf, misurati con il metodo dell’indentazione, sono rispettivamente 3.06 MPa·m0.5 e 3.19 MPa·m0.5. L’osservazione, per entrambi i materiali, del fenomeno di pull-out della fibra, sulla superficie di frattura, e della deviazione del percorso della cricca, all’interno della fibra di carbonio, lasciano supporre che siano attivi questi meccanismi tenacizzanti a contributo positivo, unitamente al contributo negativo legato allo stress residuo. La resistenza all’ossidazione dei due materiali è confrontabile a 1200°C, mentre dopo esposizione a 1500°C il materiale Z5M_Cf risulta più resistente rispetto al materiale Z2C_Cf grazie alla formazione di uno strato di SiO2 protettivo, che inibisce la diffusione dell’ossigeno all’interno della matrice. Successivamente, sono stati considerati metodi per migliorare la densità finale del materiale e abbassare ulteriormente la temperatura di sinterizzazione in modo da minimizzare la degenerazione della fibra. Da ricerca bibliografica è stato identificato il siliciuro di tantalio (TaSi2) come potenziale candidato. Pertanto è stato prodotto un terzo materiale a base di ZrB2 + Cf contenente una maggiore quantità di siliciuro (10% vol TaSi2) che ha portato ad una densità relativa del 96% a 1750°C. Questo studio ha permesso di approcciare per la prima volta le problematiche legate all’introduzione delle fibre di carbonio nella matrice di ZrB2. Investigazioni future saranno mirate alla termodinamica delle reazioni che hanno luogo in sinterizzazione per poter analizzare in maniera più sistematica la reattività delle fibre nei confronti della matrice e degli additivi. Inoltre riuscendo ad ottenere un materiale completamente denso e con fibre di carbonio poco reagite si potrà valutare la reale efficacia delle fibre di carbonio come possibili fasi tenacizzanti.