Identification and Epidemiological Typing of Campylobacter strains isolated from Patients in Finland

C. jejuni constitutes the majority of Campylobacter strains isolated from patients in Finland, and C. coli strains are also reported. To improve the species identification, a combination of phenotype- and genotype-based methods was applied. Standardising the cell suspension turbidity in the hippurate hydrolysis test enabled the reliable identification of hippurate-positive Campylobacter strains as C. jejuni. The detection of species-specific genes by PCR showed that about 30% of the hippurate-negative strains were C. jejuni. Three typing methods, serotyping, PCR-RFLP analysis of LOS biosynthesis genes and pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) were evaluated as epidemiological typing tools for C. jejuni. The high number of non-typeable strains lowered the discriminatory ability of serotyping. PCR-RFLP typing offered high discrimination for both serotypeable and non-typeable strains, but the correlation between serotypes and RFLP-types was not high enough to enable its use for molecular serotyping of non-typeable strains. PFGE was a highly discriminative typing method. Although the use of two restriction enzymes generally increases the discriminatory ability, KpnI alone offered almost as high discrimination as the use of SmaI and KpnI. The characteristic seasonal distribution of Campylobacter infections with a peak in summer and low incidence in winter was mainly due to domestically acquired infections. Of the C. jejuni strains, 41% were of domestic origin compared to only 17% of the C. coli strains. Serotypes Pen 12, Pen 6,7 and Pen 27 were significantly associated with domestic C. jejuni infections, Pen 1,44, Pen 3 and Pen 37 with travel-related infections. Pen 2 and Pen 4-complex were common both in domestic and travel-related infections. Serotype Pen 2 was less common among patients 60 years or older than in younger patients, more prevalent in Western Finland than in other parts of the country and more prevalent than other serotypes in winter. The source of Pen 2 infections may be related to cattle, since Pen 2 is the most common serotype in isolates from Finnish cattle. PFGE subtypes among isolates from patients and chickens during the summer 2003 and from cattle during the whole year were compared. The analysis of indistinguishable SmaI/KpnI subtypes suggested that up to 31% of the human infections may have been mediated by chickens and 19% by cattle. Human strains isolated during two one-year sampling periods were studied by PFGE. Of the domestic strains, 69% belonged to SmaI subtypes found during both sampling periods. Four SmaI subtypes accounted for 45% of the domestic strains, further typing of these subtypes by KpnI revealed six temporally persistent SmaI/KpnI subtypes. They were only occasionally identified in travel-related strains, and therefore, can be considered to be national subtypes. Each subtype was associated with a serotype: Pen 2, Pen 12, Pen 27, Pen 4-complex, Pen 41, and Pen 57. Five of these subtypes were identified in cattle (S5/K27, S7/K1, S7/K2, S7/K5 and S64/K19), and two in chickens (S7/K1 and S64/K19) with a temporal association with human infections in 2003. Cattle are more likely potential sources of these persistent subtypes, since long-term excretion of Campylobacter strains by cattle has been reported.

The variants of the protein toxins abrin and ricin A useful guide to understanding the processing events in the toxin transport

Kinetic data on inhibition of protein synthesis in thymocyte by three abrins and ricin have been obtained. The intrinsic efficiencies of A chains of four toxins to inactivate ribosomes, as analyzed by k1-versus-concentration plots were abrin II, III > ricin > abrin I. The lag times were 90, 66, 75 and 105 min at a 0.0744 nM concentration of each of abrin I, II, III and ricin, respectively. To account for the observed differences in the dose-dependent lag time, functional and structural variables of toxins such as binding efficiency of B chains to receptors and low-pH-induced structural alterations have been analyzed. The association constants obtained by stopped flow studies showed that abrin-I (4.13 × 105 M−1 s−1) association with putative receptor (4-methylumbelliferyl-α-D-galactoside) is nearly two times more often than abrin III (2.6 × 105 M−1 s−1) at 20°C. Equillibrium binding constants of abrin I and II to thymocyte at 37°C were 2.26 × 107 M−1 and 2.8 × 107 M−1 respectively. pH-induced structural alterations as studied by a parallel enhancement in 8-anilino-L-naphthalene sulfonate fluorescence revealed a high degree of qualitative similarity. These results taken with a nearly identical concentration-independent lag time (minimum lag of 41–42 min) indicated that the binding efficiencies and internalization efficiencies of these toxins are the same and that the observed difference in the dose-dependent lag time is causally related to the proposed processing event. The rates of reduction of inter-subunit disulfide bond, an obligatory step in the intoxication process, have been measured and compared under a variety of conditions. Intersubunit disulfide reduction of abrin I is fourfold faster than that of abrin II at pH 7.2. The rate of disulfide reduction in abrin I could be decreased 1 I-fold by adding lactose, compared to that without lactose. The observed differences in the efficiencies of A chains, the dose-dependent lag period, the modulating effect of lactose on the rates of disulfide reduction and similarity in binding properties make the variants a valuable tool to probe the processing events in toxin transport in detail.

Efficient Algorithms for Computing All Low s-t Edge Connectivities and Related Problems

Given an undirected unweighted graph G = (V, E) and an integer k ≥ 1, we consider the problem of computing the edge connectivities of all those (s, t) vertex pairs, whose edge connectivity is at most k. We present an algorithm with expected running time Õ(m + nk3) for this problem, where |V| = n and |E| = m. Our output is a weighted tree T whose nodes are the sets V1, V2,..., V l of a partition of V, with the property that the edge connectivity in G between any two vertices s ε Vi and t ε Vj, for i ≠ j, is equal to the weight of the lightest edge on the path between Vi and Vj in T. Also, two vertices s and t belong to the same Vi for any i if and only if they have an edge connectivity greater than k. Currently, the best algorithm for this problem needs to compute all-pairs min-cuts in an O(nk) edge graph; this takes Õ(m + n5/2kmin{k1/2, n1/6}) time. Our algorithm is much faster for small values of k; in fact, it is faster whenever k is o(n5/6). Our algorithm yields the useful corollary that in Õ(m + nc3) time, where c is the size of the global min-cut, we can compute the edge connectivities of all those pairs of vertices whose edge connectivity is at most αc for some constant α. We also present an Õ(m + n) Monte Carlo algorithm for the approximate version of this problem. This algorithm is applicable to weighted graphs as well. Our algorithm, with some modifications, also solves another problem called the minimum T-cut problem. Given T ⊆ V of even cardinality, we present an Õ(m + nk3) algorithm to compute a minimum cut that splits T into two odd cardinality components, where k is the size of this cut.

Turbulent electrical activity at sharp-edged inexcitable obstacles in a model for human cardiac tissue

Wave propagation around various geometric expansions, structures, and obstacles in cardiac tissue may result in the formation of unidirectional block of wave propagation and the onset of reentrant arrhythmias in the heart. Therefore, we investigated the conditions under which reentrant spiral waves can be generated by high-frequency stimulation at sharp-edged obstacles in the ten Tusscher-Noble-Noble-Panfilov (TNNP) ionic model for human cardiac tissue. We show that, in a large range of parameters that account for the conductance of major inward and outward ionic currents of the model fast inward Na+ current (INa), L-type slow inward Ca2+ current (I-CaL), slow delayed-rectifier current (I-Ks), rapid delayed-rectifier current (I-Kr), inward rectifier K+ current (I-K1)], the critical period necessary for spiral formation is close to the period of a spiral wave rotating in the same tissue. We also show that there is a minimal size of the obstacle for which formation of spirals is possible; this size is similar to 2.5 cm and decreases with a decrease in the excitability of cardiac tissue. We show that other factors, such as the obstacle thickness and direction of wave propagation in relation to the obstacle, are of secondary importance and affect the conditions for spiral wave initiation only slightly. We also perform studies for obstacle shapes derived from experimental measurements of infarction scars and show that the formation of spiral waves there is facilitated by tissue remodeling around it. Overall, we demonstrate that the formation of reentrant sources around inexcitable obstacles is a potential mechanism for the onset of cardiac arrhythmias in the presence of a fast heart rate.

Humanized antibody neutralizing 2009 pandemic H1N1 virus

The 2009 pandemic H1N1 S-OIV (swine origin influenza A virus) caused noticeable morbidity and mortality worldwide. In addition to vaccine and antiviral drug therapy, the use of influenza virus neutralizing monoclonal antibodies (MAbs) for treatment purposes is a viable alternative. We previously reported the isolation of a high affinity, potently neutralizing murine MAb MA2077 against 2009 pandemic H1N1 virus. We describe here the humanization of MA2077 and its expression in a mammalian cell line. Six complementarity-determining regions (CDRs) of MA2077 were grafted onto the human germline variable regions; along with six and eight back mutations in the framework of heavy and light chains, respectively, pertaining to the vernier zone and interchain packing residues to promote favorable CDR conformation and facilitate antigen binding. The full length humanized antibody, 2077Hu2, expressed in CHO-K1 cells, showed high affinity to hemagglutinin protein (K-D = 0.75 +/- 0.32 nM) and potent neutralization of pandemic H1N1 virus (IC50 = 0.17 mu g/mL), with marginally higher IC50 as compared to MA2077 (0.08 mu g/mL). In addition, 2077Hu2 also retained the epitope specificity for the ``Sa'' antigenic site on pandemic HA. To the best of our knowledge, this is the first report of a humanized neutralizing antibody against pandemic H1N1 virus.

Estudio de la fertilidad y la dinámica del carbono en el suelo bajo diferentes manejos agronómicos en un cafetal de cuatro años de plantado en el Pacífico de Nicaragua

Se llevó a cabo un estudio en 2004, en el centro Jardín Botánico de UNICAFE (11º54’ N y 98º09’ W) y en el Centro Experimental de Campos Azules del INTA (11º53’59” N y 83º08’59” W), Masaya, Nicaragua. Se utilizó un diseño de bloques completos al azar con 2 repeticiones en Jardín Botánico y una en CECA, evaluándose la fertilidad y dinámica del Carbono en el suelo bajo diferentes manejos agronómicos en un cafetal de cuatro años de plantado. Los tratamientos consistieron en un factor A denominado tipos de sombra y nivel de insumo, siendo: Sombra de leguminosas ( Inga laurina + Samanea saman ) + Orgánico intensivo (MO) y Convencional extensivo (MC), Sombra mixta ( Inga laurina , Simaruba glauca ) + MO y MC, Sombra no leguminosa ( Simaruba glauca , Tabebuia rosea ) + MO y MC y a pleno sol + MC; y el factor B, definido como Sitio de muestreo de suelo con niveles de Calle e Hilera. El muestreo de suelo fue a las profundidades de 0 a 10 cm y de 10 a 20 cm. Se obtuvo una muestra compuesta de 6 submuestras de igual número de puntos distribuidos en la parcela útil, tomando árboles de ambas especies de sombra. La extracción de las submuestras se hizo en un área de un marco de 0.25 m 2 , realizando 3 perforaciones en forma diagonal; las submuestras se homogenizaron y se extrajo la muestra compuesta de 0.5 kg, este procedimiento se realizó en ambos años 2001 y 2004 con la variante que en este último año no se definió el segundo factor B (sitio de muestreo). A cada una de las muestras compuestas se les determinó: El carbono lento, pasivo y tota l para el año 2001, las variables de nitrógeno total (%), P, K, Ca, Mg y CIC (meq / 100 g de suelo) y pH en H 2 O para ambos años (2001 y 2004). Con respecto a las variables Carbono total (%), la biomasa microbiana (% del C), Na (meq / 100 g de suelo) y las relaciones básicas (Ca/K, Mg/K y Ca+Mg/K) se determinaron solamente en el año 2004. Estas se sometieron a un análisis estadístico de varianza (ANDEVA) con una probabilidad α = 0.05 de error, y al comparador de medias Diferencia Mínima Significativa. Los resultados obtenidos indican diferencias estadísticas (P=0.0003) en el pH del suelo a la profundidad de 0–10 cm en 2004, bajo los tratamientos con sombra leguminosa, no leguminosa y mixta con el nivel de insumo MO; manifestando valores mas altos en relación a los MC. Así mismo las vari ables P, K y el Ca disponibles, reflejaron diferencias estadísticas con valores mayores en el año 2004; bajo las sombra leguminosa, no leguminosa y mixta + MO, en ambas profundidades superando a los MC. Mientras que para las relaciones básicas del suelo Ca/K, Mg/K y Ca+Mg/K fueron mas altas bajos los tratamientos MC, principalmente en la combinación de sombra mixta ( I. laurina + S. glauca ). Las relaciones Mg/K y Ca+Mg/K manifestaron los valores mas altos bajo el sitio de hilera en la profundidad de 10 a 20 cm. La CIC y el Na disponible, manifestaron un comportamiento diferente con respecto al sitio de muestreo a la profundidad de 0 a 10cm, al reflejar el valor mas alto de CIC en la calle con 40.2 meq que en la hilera del cafeto; mientras que el Na y el P disponible reflejaron las concentraciones mas altas en el sitio de hilera con valores de 0.57 y 48.0 meq respectivamente. En cuanto a la variable de C lento y pasivo (%) del suelo mantuvieron concentraciones altas bajo todos los tratamientos evaluados en ambas profundidades, la misma tendencia se vio reflejada para la variable de porcentaje relativo de C total de la fracción lenta y pasiva del suelo; con respecto al C total del suelo (2001 y 2004) manifestó una disminución de éste; pero no significativa de su concentración en todos los tratamientos para el año 2004; sin embargo solamente la variable C-microbiano manifestó diferencias estadísticas en la profundidad de 0 - 10 cm reflejando contenidos altos; bajo las sombra mixta y leguminosa con el nivel de insumo MO

Caracterización, evaluación preliminar y adaptabilidad de cuatro variedades de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) en tres localidades de San Ramón, Matagalpa, postrera 2012

El presente trabajo se realizó con el objetivo de determinar la variabilidad fenotípica y adaptabilidad de tres variedades criollas o acriolladas (CCR, HVR, Rojo Nica) de frijol común ( Phaseolus vulgaris L .) y una variedad mejorada (INTA Rojo) en tres fincas del municipio de San Ramón, Matagalpa (Guadalupe: 1, 2 y 3) durante el cic lo agrícola postrera, 2012. Para el ensayo se estableció una sola repetición de los tratamientos por localidad en parcelas de cinco metros de ancho por diez metros de largo . Como parcela útil se tomó los cinco surcos centrales de cinco metros de largo por dos metros de ancho ( 10 m 2 ) . P ar a la caracterización se utilizaron 13 variables cualitativas donde el tamaño de muestra fue de 25 plantas por parcela útil . Para las 12 variables cuantita tivas la muestra varió de acuerdo a la variable evaluada . La interacción Genotipo x Ambiente (G x A) se determinó a través del Análisis Efectos Principales Aditivos e Interacciones Multiplicativas (AMMI), esto permitió una mejor interpretación del efecto principal de las variedades y de los ambientes. Los resultados de dicha interacción demostraron que los materiales genéticos se comportaron de manera diferente en las distintas fincas. La variedad acriollada CCR y la finca Guadalupe 2 mostraron los mayores valores promedios en cuanto al rendimiento de grano, aunque t ambién resultaron los más inestables. El análisis AMMI permitió detectar interacciones positivas y negativas entre los diferentes materiales genéticos y fincas resaltando el comportamiento de INTA Rojo en la finca Guadalupe 2 (ambiente de alta productividad) y la variedad H - vaina roja en la finca Guadalupe 3 (ambiente de baja productividad) . Las variedades Rojo Nica y H - vaina roja resultaron estables pero deficientes en cuanto al rendimiento . En términos generales, el presente estudio permitió c onocer mejor fenotípicamente las variedades criollas o acriolladas del frijol común que están siendo utilizadas por los agricultores de la comunidad de Guadalupe.

Identificación y validación de indicadores técnicos y locales de calidad de suelos en el Municipio de Nandaime

En vista de la escasez creciente de tierras, se vuelve impos - tergable la necesidad de conocer mejor los procesos de de - gradación y mejoramiento de suelos. Pese a que en el ámbito científico – técnico, se cuenta con parámetros para evaluar la condición física, química y biológica de los suelos, es nece - sario contar con indicadores locales para que sean los mis - mos agricultores quienes evalúen la calidad de los mismos. El objetivo de estudio fue evaluar el estado de los suelos de la planicie y laderas de Nandaime, mediante el uso de indica - dores técnicos y locales de calidad de suelos. La metodología incluyó la selección de 17 fincas, en cada una las cuales se seleccionaron parcelas con cultivo, pasto y bosque. Se de - finieron los indicadores infiltración, estabilidad estructural, compactabilidad, organismos, profundidad, mediante méto - dos sencillos; además, se tomaron muestras de suelos para determinar en laboratorio densidad aparente, porosidad, pH, CIC, N, K, P. Se hicieron entrevistas y un taller con los pro - pietarios, para identificar los indicadores utilizados para de - signar la calidad de los suelos. Los resultados indican que los suelos bajo agricultura han perdido el horizonte super - ficial, están compactados, tienen baja infiltración, CIC baja y niveles bajos de P y K. Se ha reducido la fertilidad natural y capacidad productiva de los suelos producto de prácticas inadecuadas tales como la deforestación, quemas, agricultura migratoria, sobrepastoreo, labranza inadecuada. Entre los in - dicadores usados por los agricultores se encuentran el color, profundidad, rendimiento, soltura, así como la presencia y abundancia de ciertas plantas.

Cambios en la fertilidad del suelo, producción de biomasa y balance de nitrógeno en sistemas agroforestales con café en Nicaragua

Se estableció un experimento de un sistema agroforestal con el cultivo de café en el año 2001 en el Municipio de Masatepe, Nicaragua; estableciéndose en las parcelas principales especies arbóreas leguminosas y no leguminosas y en las subparcelas niveles de fertilizantes orgánicos y químicos aplicados a diferentes cantidades para el manejo de la fertilidad del suelo, enfermedades, plagas insectiles y malezas, con el propósito de establecer los cambios en la fertilidad del suelo, la producción de residuos vegetales y el balance de Nitrógeno. Para la determinación de las variables del suelo, mineralización del nitrógeno, carbono y biomasa microbiana se extrajo por parcela experimental un volumen de suelo para constituir una muestra compuesta. Para la producción de biomasa fueron muestreados dos árboles por parcela y determinados los contenidos de N; fue considerada la cantidad de N aportados por la adición de fertilizantes orgánicas y químicos. El N extraído por medio de la cosecha (grano uva) fue determinado para incluirlo en el balance. Los resultados muestran que se produce una menor acidez del suelo, y estadísticamente diferente en el Orgánico Intensivo comparado al manejo Convencional Moderado, y similar comportamiento en Fósforo, Potasio y la biomasa microbiana. En tanto la CIC, el N y el C total , resultó menor en el 2004 con respecto al 200l, en ambos años no hubo diferencias estadísticas entre los tratamientos. La tasa de mineralización del N es menor en el tratamiento a pleno sol con fertilizante químico con respecto a los tratamientos con sombra arbórea; mientras que los fertilizantes orgánicos muestran ser diferentes estadísticamente con respecto a fertilizantes químicos aplicados al suelo. Las cantidades de residuos vegetales producidos por la poda es dado por lnga. laurina, sin embargo, en el raleo Tabebuia. rosea la supera en esta actividad. El balance de Nitrógeno resulta negativo en los niveles de fertilizante Moderado Convencional y Orgánico Moderado dado que las extracciones por cosecha de los frutos de café y extracciones de leña son superiores a las adiciones de N vía fertilización provocando un empobrecimiento de este elemento mineral en el suelo.

Determinación del tamaño óptimo de la parcela experimental en el cultivo del sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench)

Con la finalidad de estudiar en el cultivo de sorgo (Sorghun bicolor L Moench), el tamaño óptimo de la parcela experimental considerando su costos y la mejor relación entre el tamaño de la misma, su forma y el número de repeticiones de acurdo al grado de precisión deseado, se estableció un ensayo de uniformidad en la finca El plantel del ISCA. El experimento se desarrolló entre el 20 de agosto al 23 de diciembre de 1988. Se estableció la variedad de “T-E Dinero se utilizó un tamaño de unidad básica de 2.25m2 teniendo un total de 512 unidades básicas. Para estimar el tamaño óptimo de la parcela experimental se usó el método descriptivo por Hatheway y Willams (1958) y la ley de costo descriptiva por Smith (1938), resultando un tamaño óptimo de parcela de 9.11m2 con un coeficiente de heterogeneidad de suelo de 0.41 y constantes de costos de k1-215790 y k2-0.37368 , $ u.s. Dólar por unidad básica, respectivamente. En la determinación del Número de repeticiones tomando en cuenta el tamaño de la parcela y el grado de precisión deseado, se utilizó la metodología establecida por Hatheway (1961). Se obtuvieron diferentes relaciones según el grado de significación (1y 5%) y del grado de libertas de error igual 15. Para determinar la mejor relación del tamaño y forma de la parcela experimental, se usó el método de la máxima curvatura descrito por De la loma J.L.(1966). Nuestros resultados indican que la forma no contribuye determinantemente a aumentar la precisión de los datos obtenidos.

Determinación del tamaño óptimo de la parcela experimental en maíz (Zea mays)

Este trabajo consistió en sembrar una hectárea de maíz, (variedad Salco). Para la cosecha se escogieron 56 surcos de 30 unidades básicas cada uno, resultando 1680 unidades básicas. El método que se uso fue el Hatheway y Williams (6). Para el calculo del coeficiente de regresión ponderado se usa la formula (E). El calculo de la variancia dentro de parcela y variancia entre parcela aparece en los cuadros (cuatro, cinco, seis, siete, ocho, nueve, diez y once). Para este estudio se consideraron 8 combinaciones de largo por ancho de parcela a las que se calculo los coeficientes de regresión. Para el calculo de los costos fijos y variables de un ensayo de maíz. se considero un ensayo corriente de unos doscientos datos, con los que se encontró K1=70 por ciento y K2=30 por ciento. La parcela optima resulto de 4.47 metros cuadrados excluyendo las borduras. Los coeficientes obtenidos se distribuyen siguiendo una curva parabólica.

Determinación del tamaño óptimo de la parcela experimental en ensayos de sorgo (Sorghum vulgare Pers)

En los campos experimentales de la ENAG, Nicaragua; se llevo a cabo un estudio para determinar el tamaño optimo de la parcela experimental en ensayos de sorgo (Sorghum vulgare) Pers. El experimento tuvo una duración de cinco meses comprendidos entre los meses de agosto de 1969 a enero de 1970. Se uso la variedad de sorgo granifero E-57 (Dekalb). El procedimiento experimental fue el de un ensayo de uniformidad. El tamaño de la unidad básica usada fue de 1,83 metros cuadrados, (un surco de tres metros de largo y 0,61 metros de ancho), en total son 1.024 unidades básicas. Los tamaños de parcelas estudiados se obtuvieron por combinación de las parcelas adyacentes. Dentro de cada surco se agruparon en uno, dos, cuatro, seis, ocho, 16 y 32 unidades básicas. Los datos de rendimiento se obtuvieron individualmente para cada mitad básica. Con estos resultados se uso el método de Hatheway y Williams para el análisis. El coeficiente "b" mínimo calculado fue 0,40; las constantes de costo calculadas para experimentos de sorgo, fueron K1=70,75 por ciento, K2=29,25 por ciento. Se calculo que, el tamaño optimo de la parcela es de tres metros cuadrados para experimentos sin bordes. (un surco de cinco metros de largo, 0.60 metros de ancho).

Determinación del tamaño óptimo de la unidad experimental en Ajonjolí (Sesamun spp)

En los campos experimentales de la ENAG, Nicaragua; se llevo a cabo un estudio para determinar el tamaño optimo de la parcela experimental para ensayar en Ajonjolí (Sesamum spp.). El experimento tuvo una duración de cuatro meses comprendidos entre los meses de Agosto de 1969 a Diciembre del mismo año. Se uso la variedad Mexicana. El procedimiento empleado fue un ensayo de uniformidad. El tamaño de la unidad básica usada fue de 4,57 metros cuadrados, (un surco de cinco metros de largo y 0.91 metros de ancho), en total 384 unidades básicas. Los tamaños de parcela estudiados se obtuvieron combinando las parcelas adyacentes, los tamaños estudiados fueron parcelas de 5, 10, 20 y 40 metros de largo por 12, 6, 3, y 1 surco de ancho. Los datos de rendimiento se obtuvieron individualmente para cada unidad básica. Y se analizaron usando el método H. Fairfield Smith. El coeficiente "b" se calculo por medio de una regresión lineal simple y resulto de 0,6642 las constantes de costo calculadas para experimentos en Ajonjolí fueron de K1=14,98 por ciento y K2= 85,07 por ciento. El tamaño optimo de parcela resulto de 1,50 metros cuadrados excluyendo las borduras.

Higher-order analysis of crack-tip fields in power-law hardening materials

In this paper, we present an exact higher-order asymptotic analysis on the near-crack-tip fields in elastic-plastic materials under plane strain, Mode I. A four- or five-term asymptotic series of the solutions is derived. It is found that when 1.6 < n less-than-or-equal-to 2.8 (here, n is the hardening exponent), the elastic effect enters the third-order stress field; but when 2.8< n less-than-or-equal-to 3.7 this effect turns to enter the fourth-order field, with the fifth-order field independent. Moreover, if n>3.7, the elasticity only affects the fields whose order is higher than 4. In this case, the fourth-order field remains independent. Our investigation also shows that as long as n is larger than 1.6, the third-order field is always not independent, whose amplitude coefficient K3 depends either on K1 or on both K1 and K2 (K1 and K2 arc the amplitude coefficients of the first- and second-order fields, respectively). Firmly, good agreement is found between our results and O'Dowd and Shih's numerical ones[8] by comparison.

Higher-order analysis of crack tip fields in elastic power-law hardening materials

A HIGHER-ORDER asymptotic analysis of a stationary crack in an elastic power-law hardening material has been carried out for plane strain, Mode 1. The extent to which elasticity affects the near-tip fields is determined by the strain hardening exponent n. Five terms in the asymptotic series for the stresses have been derived for n = 3. However, only three amplitudes can be independently prescribed. These are K1, K2 and K5 corresponding to amplitudes of the first-, second- and fifth-order terms. Four terms in the asymptotic series have been obtained for n = 5, 7 and 10; in these cases, the independent amplitudes are K1, K2 and K4. It is found that appropriate choices of K2 and K4 can reproduce near-tip fields representative of a broad range of crack tip constraints in moderate and low hardening materials. Indeed, fields characterized by distinctly different stress triaxiality levels (established by finite element analysis) have been matched by the asymptotic series. The zone of dominance of the asymptotic series extends over distances of about 10 crack openings ahead of the crack tip encompassing length scales that are microstructurally significant. Furthermore, the higher-order terms collectively describe a spatially uniform hydrostatic stress field (of adjustable magnitude) ahead of the crack. Our results lend support to a suggestion that J and a measure of near-tip stress triaxiality can describe the full range of near-tip states.