Molecular dynamics simulation investigation on the plastic flow behaviour of silicon during nanometric cutting

Molecular dynamics (MD) simulation was carried out to acquire an in-depth understanding of the flow behaviour of single crystal silicon during nanometric cutting on three principal crystallographic planes and at different cutting temperatures. The key findings were that (i) the substrate material underneath the cutting tool was observed for the first time to experience a rotational flow akin to fluids at all the tested temperatures up to 1200 K. (ii) The degree of flow in terms of vorticity was found higher on the (1 1 1) crystal plane signifying better machinability on this orientation in accord with the current pool of knowledge (iii) an increase in the machining temperature reduces the springback effect and thereby the elastic recovery and (iv) the cutting orientation and the cutting temperature showed significant dependence on the location of the stagnation region in the cutting zone of the substrate.

Understanding the help seeking behaviour of teenagers who experience relationship abuse (dating violence) from a feminist intersectional approach.

This presentation aims to raise issues related to teenage relationship abuse (TRA-dating violence) and help seeking behaviour from an intersectional approach. Even though teenage relationship abuse has been raised as an issue since the 80’s there is still an absence of an intersectional theoretical conceptualization of TRA. Existing conceptualizations are based on incorrect assumptions of sameness of teenagers experiences of TRA which ignore the unique developmental stages of teenagers as well as youth’s diverse lived experiences due to their sexual orientation, ethnicity, class, disability as well as other structural divisions. TRA exists in a social context of inequalities. For the individual survivor, this social context is created not only through romantic relationships, but also through relationships with families, peers, friends, classmates and others. Their experiences are constructed through these relationships which form part of the social context into which TRA needs to be analysed. The analytical framework of intersectionality can provide a framework of understanding how these lived experiences are enacted and negotiated contextually. Emphasis will be given to the help seeking behaviour of diverse youths. This presentation will explore the diverse lived experiences contextually. Methods and Findings: This presentation is based on a research project in Northern Ireland currently underway, thus, it will offer a preliminary conceptualisation of TRA from an intersectional approach. The findings will be contextualized taking into account the high rate of homophobia that exists in Northern Ireland amongst other things. Conclusion/Recommendation: Intersectionality needs to be the analytical framework through which teenagers’ relationship’s experience are analysed since the lived experiences of LGTB, BME and disabled youth cannot be analysed apart from the structural divisions, social location and the context they are experienced. This presentation argues that the intersectional approach of theorizing is congruent and contributes to anti-oppressive social work practice.

Finite element modelling of cyclic behaviour of cold-formed steel bolted moment-resisting connections

This paper investigates the accuracy of new finite element modelling approaches to predict the behaviour of bolted moment-connections between cold-formed steel members, formed by using brackets bolted to the webs of the section, under low cycle fatigue. ABAQUS software is used as a modelling platform. Such joints are used for portal frames and potentially have good seismic resisting capabilities, which is important for construction in developing countries. The modelling implications of a two-dimensional beam element model, a three-dimensional shell element model and a three-dimensional solid element model are reported. Quantitative and qualitative results indicate that the three-dimensional quadratic S8R shell element model most accurately predicts the hysteretic behaviour and energy dissipation capacity of the connection when compared to the test results.

The role of knowledge in the contraceptive behaviour of sexually active young people in state care

Aim: To analyse the role of sex-focused knowledge in the contraceptive behaviour of sexually active young people in state care.

Methods: The sample consisted of 19 care leavers (young people previously in state care) aged 18-22 years, 16 females and 3 males. In-depth interviewing was the method of data collection, and a qualitative strategy resembling modified analytical induction was used to analyse data.

Findings: Findings indicated that a lack of information was not the sole, or even the primary reason for engaging in unsafe sexual practices. Other factors such as ambivalence to becoming pregnant also featured in participants’ accounts. Several participants conveyed a relatively weak sense of agency about consistently using contraception. A small number of participants expressed a strong determination to avoid pregnancy, and these appeared to have a level of anxiety about becoming pregnant that motivated them to engage with knowledge about contraception and its use.

Conclusion: Lack of sex-focused information is just one aspect of a myriad of complex factors, including socioeconomic disadvantage and/or emotional deprivation, that influences contraceptive behaviour.

Rocking behaviour of multi-block columns subjected to pulse-type ground motion accelerations

Ancient columns, made with a variety of materials such as marble, granite, stone or masonry are an important part of the
European cultural heritage. In particular columns of ancient temples in Greece and Sicily which support only the architrave are
characterized by small axial load values. This feature together with the slenderness typical of these structural members clearly
highlights as the evaluation of the rocking behaviour is a key aspect of their safety assessment and maintenance. It has to be noted
that the rocking response of rectangular cross-sectional columns modelled as monolithic rigid elements, has been widely investigated
since the first theoretical study carried out by Housner (1963). However, the assumption of monolithic member, although being
widely used and accepted for practical engineering applications, is not valid for more complex systems such as multi-block columns
made of stacked stone blocks, with or without mortar beds. In these cases, in fact, a correct analysis of the system should consider
rocking and sliding phenomena between the individual blocks of the structure. Due to the high non-linearity of the problem, the
evaluation of the dynamic behaviour of multi-block columns has been mostly studied in the literature using a numerical approach
such as the Discrete Element Method (DEM). This paper presents an introductory study about a proposed analytical-numerical
approach for analysing the rocking behaviour of multi-block columns subjected to a sine-pulse type ground motion. Based on the
approach proposed by Spanos (2001) for a system made of two rigid blocks, the Eulero-Lagrange method to obtain the motion
equations of the system is discussed and numerical applications are performed with case studies reported in the literature and with a
real acceleration record. The rocking response of single block and multi-block columns is compared and considerations are made
about the overturning conditions and on the effect of forcing function’s frequency.
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Corrosion Fatigue Behaviour of Laser-welded Shape Memory NiTi Wires in a Simulated Body Fluid

Corrosion fatigue is a fracture process as a consequence of synergistic interactions between the material structure, corrosive environment and cyclic loads/strains. It is difficult to be detected and can cause unexpected failure of engineering components in use. This study reveals a comparison of corrosion fatigue behaviour of laser-welded and bare NiTi wires using bending rotation fatigue (BRF) test coupled with a specifically-designed corrosion cell. The testing medium was Hanks’ solution (simulated body fluid) at 37.5 oC. Electrochemical impedance spectroscopic (EIS) measurement was carried out to monitor the change of corrosion resistance of sample during the BRF test at different periods of time. Experiments indicate that the laser-welded NiTi wire would be more susceptible to the corrosion fatigue attack than the bare NiTi wire. This study can serve as a benchmark for the product designers and engineers to understand the corrosion fatigue behaviour of the NiTi laser weld joint and determine the fatigue life safety factor for NiTi medical devices/implants involving laser welding in the fabrication process.

Cyclic behaviour of RC elements with plain reinforcing bars

O comportamento cíclico das estruturas de betão armado é fortemente condicionado pelo mecanismo de aderência entre o betão e o aço. O escorregamento relativo entre os dois materiais, resultante da degradação progressiva da aderência em elementos solicitados por ações cíclicas, é uma causa frequente de danos graves e até do colapso de estruturas devido à ocorrência de sismos. Entre as estruturas existentes de betão armado que foram dimensionadas e construídas antes da entrada em vigor dos regulamentos sísmicos atuais, muitas foram construídas com armadura lisa, e portanto, possuem fracas propriedades de aderência. A informação disponível na literatura sobre o comportamento cíclico de elementos estruturais de betão armado com armadura lisa é reduzida e a influência das propriedades da aderência associadas a este tipo de armadura no comportamento cíclico das estruturas existentes não se encontra ainda devidamente estudada. O objectivo principal desta tese foi estudar a influência do escorregamento na resposta cíclica de elementos estruturais de betão armado com armadura lisa. Foram realizados ensaios cíclicos em elementos do tipo nó viga-pilar, construídos à escala real, representativos de ligações interiores em edifícios existentes sem pormenorização específica para resistir às ações sísmicas. Para comparação, foi realizado o ensaio de um nó construído com armadura nervurada. Foi ainda realizado o ensaio cíclico de uma viga de betão armado recolhida de uma estrutura antiga. Foram elaborados modelos numéricos não-lineares para simular a resposta dos elementos ensaiados, concentrando especial atenção no mecanismo do escorregamento. Os resultados obtidos no âmbito desta tese contribuem para o avanço do conhecimento sobre o comportamento cíclico de elementos estruturais de betão armado com armadura lisa. As análises numéricas realizadas comprovam a necessidade de incluir os efeitos do escorregamento na modelação numérica deste tipo de estruturas de forma a representar com rigor a sua resposta às ações cíclicas.

Biaxial seismic behaviour of reinforced concrete columns

A análise dos efeitos dos sismos mostra que a investigação em engenharia sísmica deve dar especial atenção à avaliação da vulnerabilidade das construções existentes, frequentemente desprovidas de adequada resistência sísmica tal como acontece em edifícios de betão armado (BA) de muitas cidades em países do sul da Europa, entre os quais Portugal. Sendo os pilares elementos estruturais fundamentais na resistência sísmica dos edifícios, deve ser dada especial atenção à sua resposta sob ações cíclicas. Acresce que o sismo é um tipo de ação cujos efeitos nos edifícios exige a consideração de duas componentes horizontais, o que tem exigências mais severas nos pilares comparativamente à ação unidirecional. Assim, esta tese centra-se na avaliação da resposta estrutural de pilares de betão armado sujeitos a ações cíclicas horizontais biaxiais, em três linhas principais. Em primeiro lugar desenvolveu-se uma campanha de ensaios para o estudo do comportamento cíclico uniaxial e biaxial de pilares de betão armado com esforço axial constante. Para tal foram construídas quatro séries de pilares retangulares de betão armado (24 no total) com diferentes características geométricas e quantidades de armadura longitudinal, tendo os pilares sido ensaiados para diferentes histórias de carga. Os resultados experimentais obtidos são analisados e discutidos dando particular atenção à evolução do dano, à degradação de rigidez e resistência com o aumento das exigências de deformação, à energia dissipada, ao amortecimento viscoso equivalente; por fim é proposto um índice de dano para pilares solicitados biaxialmente. De seguida foram aplicadas diferentes estratégias de modelação não-linear para a representação do comportamento biaxial dos pilares ensaiados, considerando não-linearidade distribuída ao longo dos elementos ou concentrada nas extremidades dos mesmos. Os resultados obtidos com as várias estratégias de modelação demonstraram representar adequadamente a resposta em termos das curvas envolventes força-deslocamento, mas foram encontradas algumas dificuldades na representação da degradação de resistência e na evolução da energia dissipada. Por fim, é proposto um modelo global para a representação do comportamento não-linear em flexão de elementos de betão armado sujeitos a ações biaxiais cíclicas. Este modelo tem por base um modelo uniaxial conhecido, combinado com uma função de interação desenvolvida com base no modelo de Bouc- Wen. Esta função de interação foi calibrada com recurso a técnicas de otimização e usando resultados de uma série de análises numéricas com um modelo refinado. É ainda demonstrada a capacidade do modelo simplificado em reproduzir os resultados experimentais de ensaios biaxiais de pilares.

Mechanical behaviour of AISiC nano composites produced by Ball Milling and Spark Plasma Sintering

Neste trabalho foram produzidos nanocompósitos de AlSiC misturando alumínio puro com nano partículas de SiC com diâmetro de 45 – 55 nm, usando, de forma sequencial, a técnica da metalurgia do pó e a compactação por “ Spark Plasma Sintering”. O compósito obtido apresentava grãos com 100 nm de diâmetro, encontrandose as partículas de SiC localizadas, principalmente, nas fronteiras de grão. O nanocompósito sob a forma de provetes cilíndricos foi submetido a testes de compressão uniaxial e a testes de nanoindentação para analisar a influência das nanopartículas de SiC, da fração volúmica de ácido esteárico e do tempo de moagem, nas propriedades mecânicas do material. Para efeitos de comparação, utilizouse o comportamento mecânico do Al puro processado em condições similares e da liga de alumínio AA1050O. A tensão limite de elasticidade do nanocompósito com 1% Vol./Vol. de SiC é dez vezes superior à do AA1050. O refinamento de grão à escala nano constitui o principal mecanismo de aumento de resistência mecânica. Na realidade, o Al nanocristalino sem reforço de partículas de SiC, apresenta uma tensão limite de elasticidade sete vezes superior à da liga AA1050O. A adição de 0,5 % Vol./Vol. e de 1 % Vol./Vol. de SiC conduzem, respetivamente, ao aumento da tensão limite de elasticidade em 47 % e 50%. O aumento do tempo de moagem e a adição de ácido esteárico ao pó durante a moagem conduzem apenas a um pequeno aumento da tensão de escoamento. A dureza do material medida através de testes de nanoindentação confirmaram os dados anteriores. A estabilidade das microestruturas do alumínio puro e do nanocompósito AlSiC, foi testada através de recozimento de restauração realizado às temperaturas de 150 °C e 250 °C durante 2 horas. Aparentemente, o tratamento térmico não influenciou as propriedades mecânicas dos materiais, excepto do nanocompósito com 1 % Vol./Vol. de SiC restaurado à temperatura de 250 °C, para o qual se observou uma redução da tensão limite de elasticidade na ordem dos 13 %. No alumínio nanocristalino, a tensão de escoamento é controlada pelo efeito de HallPetch. As partículas de SiC, são segregadas pelas fronteiras do grão e não contribuem para o aumento de resistência mecânica segundo o mecanismo de Orowan. Alternativamente, as nanopartículas de SiC constituem um reforço das fronteiras do grão, impedindo o seu escorregamento e estabilizando a nanoestrutura. Deste modo, as propriedades mecânicas do alumínio nanocristalino e do nanocompósito de AlSiC poderão estar relacionadas com a facilidade ou dificuldade do escorregamento das fronteiras de grão, embora não seja apresentada prova explícita deste mecanismo à temperatura ambiente.

Characterisation of the cyclic behaviour of reinforced concrete elements with plain bars

Sismos recentes comprovam a elevada vulnerabilidade dos edifícios existentes de betão armado. A resposta das estruturas aos sismos é fortemente condicionada pelas características da aderência aço-betão, que exibe degradação das propriedades iniciais quando sujeitas a carregamentos cíclicos e alternados. Este fenómeno é ainda mais gravoso para elementos com armadura lisa, predominantes na maioria das estruturas construídas até à década de 70 nos países do sul da Europa. A prática corrente de conceção, dimensionamento e pormenorização das estruturas antigas leva a que tenham características de comportamento e níveis de segurança associados não compatíveis com as exigências atuais. Os estudos realizados sobre o comportamento cíclico de elementos estruturais de betão armado com armadura lisa são ainda insuficientes para a completa caracterização deste tipo de elementos. Esta tese visou a caraterização da relação tensão de aderência versus escorregamento para elementos estruturais com armadura lisa e o estudo da resposta cíclica de pilares e nós viga-pilar de betão armado com armadura lisa. Foram realizados dez séries de ensaios de arrancamento (nove monotónicos e um cíclico) em provetes com varões lisos. Os resultados destes ensaios permitiram propor novas expressões empíricas para a estimativa dos parâmetros usados num modelo disponível na literatura para representação da relação tensão de aderência versus escorregamento. É ainda proposto um novo modelo monotónico para a relação tensão de aderência versus escorregamento que representa melhor a resposta após a resistência máxima de aderência. Uma campanha de ensaios unidirecionais em pilares e nós viga-pilar foi também realizada com o objetivo principal de caracterizar o comportamento cíclico deste tipo de elementos. No total foram realizados oito ensaios em pilares, sete ensaios em nós viga-pilar interiores e seis ensaios em nós viga-pilar exteriores representativos de estruturas antigas de betão armado com armadura lisa. Os resultados experimentais permitiram avaliar a influência do escorregamento e estudar o mecanismo de corte em nós e a evolução dos danos para elementos com armadura lisa. Com base nos resultados experimentais foi proposta uma adaptação na expressão do Eurocódigo 8-3 para o cálculo da capacidade última de rotação de elementos com armadura lisa. Foi também desenvolvido um estudo paramétrico, com diferentes estratégias de modelação não linear, para a simulação da resposta de pilares considerando o escorregamento da armadura lisa. Por último, foi proposto um novo modelo simplificado trilinear para o aço que contempla o efeito do escorregamento da armadura lisa.