Drop formation and breakup of low viscosity elastic fluids: Effects of molecular weight and concentration

The dynamics of drop formation and pinch-off have been investigated for a series of low viscosity elastic fluids possessing similar shear viscosities, but differing substantially in elastic properties. On initial approach to the pinch region, the viscoelastic fluids all exhibit the same global necking behavior that is observed for a Newtonian fluid of equivalent shear viscosity. For these low viscosity dilute polymer solutions, inertial and capillary forces form the dominant balance in this potential flow regime, with the viscous force being negligible. The approach to the pinch point, which corresponds to the point of rupture for a Newtonian fluid, is extremely rapid in such solutions, with the sudden increase in curvature producing very large extension rates at this location. In this region the polymer molecules are significantly extended, causing a localized increase in the elastic stresses, which grow to balance the capillary pressure. This prevents the necked fluid from breaking off, as would occur in the equivalent Newtonian fluid. Alternatively, a cylindrical filament forms in which elastic stresses and capillary pressure balance, and the radius decreases exponentially with time. A (0+1)-dimensional finitely extensible nonlinear elastic dumbbell theory incorporating inertial, capillary, and elastic stresses is able to capture the basic features of the experimental observations. Before the critical "pinch time" t(p), an inertial-capillary balance leads to the expected 2/3-power scaling of the minimum radius with time: R-min similar to(t(p)-t)(2/3). However, the diverging deformation rate results in large molecular deformations and rapid crossover to an elastocapillary balance for times t>t(p). In this region, the filament radius decreases exponentially with time R-min similar to exp[(t(p)-t)/lambda(1)], where lambda(1) is the characteristic time constant of the polymer molecules. Measurements of the relaxation times of polyethylene oxide solutions of varying concentrations and molecular weights obtained from high speed imaging of the rate of change of filament radius are significantly higher than the relaxation times estimated from Rouse-Zimm theory, even though the solutions are within the dilute concentration region as determined using intrinsic viscosity measurements. The effective relaxation times exhibit the expected scaling with molecular weight but with an additional dependence on the concentration of the polymer in solution. This is consistent with the expectation that the polymer molecules are in fact highly extended during the approach to the pinch region (i.e., prior to the elastocapillary filament thinning regime) and subsequently as the filament is formed they are further extended by filament stretching at a constant rate until full extension of the polymer coil is achieved. In this highly extended state, intermolecular interactions become significant, producing relaxation times far above theoretical predictions for dilute polymer solutions under equilibrium conditions. (C) 2006 American Institute of Physics

Elastic and inelastic scattering of fast neutrons in fusion reactor materials

In this work, the angular distributions for elastic and. inelastic scattering of fast neutrons in fusion .reactor materials have been studied. Lithium and lead material are likely to be common components of fusion reactor wall configuration design. The measurements were performed using an associated particle time-of- flight technique. The 14 and 14.44 Mev neutrons were produced by the T(d,n} 4He reaction with deuterons being accelerated in a 150kev SAMES type J accelerator at ASTON and in.the 3. Mev DYNAMITRON at the Joint Radiation Centre, Birmingham respectively. The associated alpha-particles and fast. neutrons were detected.by means of a plastic scintillator mounted on a fast focused photomultiplier tube. The samples used were extended flat plates of thicknesses up to 0.9 mean-free-path for Lithium and 1.562 mean-free-path for Lead. The differential elastic scattering cross-sections were measured for 14 Mev neutrons for various thicknesses of Lithium and Lead in the angular range from zero to; 90º. In addition, the angular distributions of elastically scattered 14,.44 Mev .neutrons from Lithium samples were studied in the same angular range. Inelastic scattering to the 4.63 Mev state in 7Li and the 2.6 Mev state, and 4.1 Mev state in 208Pb have:been :measured.The results are compared to ENDF/B-IV data files and to previous measurements. For the Lead samples the differential neutron scattering:cross-sections for discrete 3 Mev ranges and the angular distributions were measured. The increase in effective cross-section due to multiple scattering effects,as the sample thickness increased:was found to be predicted by the empirical .relation ....... A good fit to the exoerimental data was obtained using the universal constant............ The differential elastic scattering cross-section data for thin samples of Lithium and Lead were analyzed in terms of optical model calculations using the. computer code. RAROMP. Parameter search procedures produced good fits to the·cross-sections. For the case of thick samples of Lithium and Lead, the measured angular distributions of :the scattered neutrons were compared to the predictions of the continuous slowing down model.

Effect of microstructure upon elastic behaviour of human tooth enamel

Tooth enamel is the stiffest tissue in the human body with a well-organized microstructure. Developmental diseases, such as enamel hypomineralisation, have been reported to cause marked reduction in the elastic modulus of enamel and consequently impair dental function. We produce evidence, using site-specific transmission electron microscopy (TEM), of difference in microstructure between sound and hypomineralised enamel. Built upon that, we develop a mechanical model to explore the relationship of the elastic modulus of the mineral-protein composite structure of enamel with the thickness of protein layers and the direction of mechanical loading. We conclude that when subject to complex mechanical loading conditions, sound enamel exhibits consistently high stiffness, which is essential for dental function. A marked decrease in stiffness of hypomineralised enamel is caused primarily by an increase in the thickness of protein layers between apatite crystals and to a lesser extent by an increase in the effective crystal orientation angle. © 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Suivi par élastographie ultrasonore après réparation endovasculaire d’anévrisme aorto-iliaque : étude de faisabilité in vivo

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde et les anévrismes de l’aorte abdominale (AAAs) font partie de ce lot déplorable. Un anévrisme est la dilatation d’une artère pouvant conduire à la mort. Une rupture d’AAA s’avère fatale près de 80% du temps. Un moyen de traiter les AAAs est l’insertion d’une endoprothèse (SG) dans l’aorte, communément appelée la réparation endovasculaire (EVAR), afin de réduire la pression exercée par le flux sanguin sur la paroi. L’efficacité de ce traitement est compromise par la survenue d’endofuites (flux sanguins entre la prothèse et le sac anévrismal) pouvant conduire à la rupture de l’anévrisme. Ces flux sanguins peuvent survenir à n’importe quel moment après le traitement EVAR. Une surveillance par tomodensitométrie (CT-scan) annuelle est donc requise, augmentant ainsi le coût du suivi post-EVAR et exposant le patient à la radiation ionisante et aux complications des contrastes iodés. L’endotension est le concept de dilatation de l’anévrisme sans la présence d’une endofuite apparente au CT-scan. Après le traitement EVAR, le sang dans le sac anévrismal coagule pour former un thrombus frais, qui deviendra progressivement un thrombus plus fibreux et plus organisé, donnant lieu à un rétrécissement de l’anévrisme. Il y a très peu de données dans la littérature pour étudier ce processus temporel et la relation entre le thrombus frais et l’endotension. L’étalon d’or du suivi post-EVAR, le CT-scan, ne peut pas détecter la présence de thrombus frais. Il y a donc un besoin d’investir dans une technique sécuritaire et moins coûteuse pour le suivi d’AAAs après EVAR. Une méthode récente, l’élastographie dynamique, mesure l’élasticité des tissus en temps réel. Le principe de cette technique repose sur la génération d’ondes de cisaillement et l’étude de leur propagation afin de remonter aux propriétés mécaniques du milieu étudié. Cette thèse vise l’application de l’élastographie dynamique pour la détection des endofuites ainsi que de la caractérisation mécanique des tissus du sac anévrismal après le traitement EVAR. Ce projet dévoile le potentiel de l’élastographie afin de réduire les dangers de la radiation, de l’utilisation d’agent de contraste ainsi que des coûts du post-EVAR des AAAs. L’élastographie dynamique utilisant le « Shear Wave Imaging » (SWI) est prometteuse. Cette modalité pourrait complémenter l’échographie-Doppler (DUS) déjà utilisée pour le suivi d’examen post-EVAR. Le SWI a le potentiel de fournir des informations sur l’organisation fibreuse du thrombus ainsi que sur la détection d’endofuites. Tout d’abord, le premier objectif de cette thèse consistait à tester le SWI sur des AAAs dans des modèles canins pour la détection d’endofuites et la caractérisation du thrombus. Des SGs furent implantées dans un groupe de 18 chiens avec un anévrisme créé au moyen de la veine jugulaire. 4 anévrismes avaient une endofuite de type I, 13 avaient une endofuite de type II et un anévrisme n’avait pas d’endofuite. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été réalisés à l’implantation, puis 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois après le traitement EVAR. Une angiographie, un CT-scan et des coupes macroscopiques ont été produits au sacrifice. Les régions d’endofuites, de thrombus frais et de thrombus organisé furent identifiées et segmentées. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions furent comparées. Celles-ci furent différentes de façon significative (P < 0.001). Également, le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (1) et le DUS (3) ont échoué. Dans la continuité de ces travaux, le deuxième objectif de ce projet fut de caractériser l’évolution du thrombus dans le temps, de même que l’évolution des endofuites après embolisation dans des modèles canins. Dix-huit anévrismes furent créés dans les artères iliaques de neuf modèles canins, suivis d’une endofuite de type I après EVAR. Deux gels embolisants (Chitosan (Chi) ou Chitosan-Sodium-Tetradecyl-Sulfate (Chi-STS)) furent injectés dans le sac anévrismal pour promouvoir la guérison. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été effectués à l’implantation et après 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois. Une angiographie, un CT-scan et un examen histologique ont été réalisés au sacrifice afin d’évaluer la présence, le type et la grosseur de l’endofuite. Les valeurs du module d’élasticité des régions d’intérêts ont été identifiées et segmentées sur les données pathologiques. Les régions d’endofuites et de thrombus frais furent différentes de façon significative comparativement aux autres régions (P < 0.001). Les valeurs d’élasticité du thrombus frais à 1 semaine et à 3 mois indiquent que le SWI peut évaluer la maturation du thrombus, de même que caractériser l’évolution et la dégradation des gels embolisants dans le temps. Le SWI a pu détecter des endofuites où le DUS a échoué (2) et, contrairement au CT-scan, détecter la présence de thrombus frais. Finalement, la dernière étape du projet doctoral consistait à appliquer le SWI dans une phase clinique, avec des patients humains ayant déjà un AAA, pour la détection d’endofuite et la caractérisation de l’élasticité des tissus. 25 patients furent sélectionnés pour participer à l’étude. Une comparaison d’imagerie a été produite entre le SWI, le CT-scan et le DUS. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions (endofuite, thrombus) furent identifiées et segmentées. Celles-ci étaient distinctes de façon significative (P < 0.001). Le SWI a détecté 5 endofuites sur 6 (sensibilité de 83.3%) et a eu 6 faux positifs (spécificité de 76%). Le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (2) ainsi que le DUS (2) ont échoué. Il n’y avait pas de différence statistique notable entre la rigidité du thrombus pour un AAA avec endofuite et un AAA sans endofuite. Aucune corrélation n’a pu être établie de façon significative entre les diamètres des AAAs ainsi que leurs variations et l’élasticité du thrombus. Le SWI a le potentiel de détecter les endofuites et caractériser le thrombus selon leurs propriétés mécaniques. Cette technique pourrait être combinée au suivi des AAAs post-EVAR, complémentant ainsi l’imagerie DUS et réduisant le coût et l’exposition à la radiation ionisante et aux agents de contrastes néphrotoxiques.

Suivi par élastographie ultrasonore après réparation endovasculaire d’anévrisme aorto-iliaque : étude de faisabilité in vivo

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde et les anévrismes de l’aorte abdominale (AAAs) font partie de ce lot déplorable. Un anévrisme est la dilatation d’une artère pouvant conduire à la mort. Une rupture d’AAA s’avère fatale près de 80% du temps. Un moyen de traiter les AAAs est l’insertion d’une endoprothèse (SG) dans l’aorte, communément appelée la réparation endovasculaire (EVAR), afin de réduire la pression exercée par le flux sanguin sur la paroi. L’efficacité de ce traitement est compromise par la survenue d’endofuites (flux sanguins entre la prothèse et le sac anévrismal) pouvant conduire à la rupture de l’anévrisme. Ces flux sanguins peuvent survenir à n’importe quel moment après le traitement EVAR. Une surveillance par tomodensitométrie (CT-scan) annuelle est donc requise, augmentant ainsi le coût du suivi post-EVAR et exposant le patient à la radiation ionisante et aux complications des contrastes iodés. L’endotension est le concept de dilatation de l’anévrisme sans la présence d’une endofuite apparente au CT-scan. Après le traitement EVAR, le sang dans le sac anévrismal coagule pour former un thrombus frais, qui deviendra progressivement un thrombus plus fibreux et plus organisé, donnant lieu à un rétrécissement de l’anévrisme. Il y a très peu de données dans la littérature pour étudier ce processus temporel et la relation entre le thrombus frais et l’endotension. L’étalon d’or du suivi post-EVAR, le CT-scan, ne peut pas détecter la présence de thrombus frais. Il y a donc un besoin d’investir dans une technique sécuritaire et moins coûteuse pour le suivi d’AAAs après EVAR. Une méthode récente, l’élastographie dynamique, mesure l’élasticité des tissus en temps réel. Le principe de cette technique repose sur la génération d’ondes de cisaillement et l’étude de leur propagation afin de remonter aux propriétés mécaniques du milieu étudié. Cette thèse vise l’application de l’élastographie dynamique pour la détection des endofuites ainsi que de la caractérisation mécanique des tissus du sac anévrismal après le traitement EVAR. Ce projet dévoile le potentiel de l’élastographie afin de réduire les dangers de la radiation, de l’utilisation d’agent de contraste ainsi que des coûts du post-EVAR des AAAs. L’élastographie dynamique utilisant le « Shear Wave Imaging » (SWI) est prometteuse. Cette modalité pourrait complémenter l’échographie-Doppler (DUS) déjà utilisée pour le suivi d’examen post-EVAR. Le SWI a le potentiel de fournir des informations sur l’organisation fibreuse du thrombus ainsi que sur la détection d’endofuites. Tout d’abord, le premier objectif de cette thèse consistait à tester le SWI sur des AAAs dans des modèles canins pour la détection d’endofuites et la caractérisation du thrombus. Des SGs furent implantées dans un groupe de 18 chiens avec un anévrisme créé au moyen de la veine jugulaire. 4 anévrismes avaient une endofuite de type I, 13 avaient une endofuite de type II et un anévrisme n’avait pas d’endofuite. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été réalisés à l’implantation, puis 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois après le traitement EVAR. Une angiographie, un CT-scan et des coupes macroscopiques ont été produits au sacrifice. Les régions d’endofuites, de thrombus frais et de thrombus organisé furent identifiées et segmentées. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions furent comparées. Celles-ci furent différentes de façon significative (P < 0.001). Également, le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (1) et le DUS (3) ont échoué. Dans la continuité de ces travaux, le deuxième objectif de ce projet fut de caractériser l’évolution du thrombus dans le temps, de même que l’évolution des endofuites après embolisation dans des modèles canins. Dix-huit anévrismes furent créés dans les artères iliaques de neuf modèles canins, suivis d’une endofuite de type I après EVAR. Deux gels embolisants (Chitosan (Chi) ou Chitosan-Sodium-Tetradecyl-Sulfate (Chi-STS)) furent injectés dans le sac anévrismal pour promouvoir la guérison. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été effectués à l’implantation et après 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois. Une angiographie, un CT-scan et un examen histologique ont été réalisés au sacrifice afin d’évaluer la présence, le type et la grosseur de l’endofuite. Les valeurs du module d’élasticité des régions d’intérêts ont été identifiées et segmentées sur les données pathologiques. Les régions d’endofuites et de thrombus frais furent différentes de façon significative comparativement aux autres régions (P < 0.001). Les valeurs d’élasticité du thrombus frais à 1 semaine et à 3 mois indiquent que le SWI peut évaluer la maturation du thrombus, de même que caractériser l’évolution et la dégradation des gels embolisants dans le temps. Le SWI a pu détecter des endofuites où le DUS a échoué (2) et, contrairement au CT-scan, détecter la présence de thrombus frais. Finalement, la dernière étape du projet doctoral consistait à appliquer le SWI dans une phase clinique, avec des patients humains ayant déjà un AAA, pour la détection d’endofuite et la caractérisation de l’élasticité des tissus. 25 patients furent sélectionnés pour participer à l’étude. Une comparaison d’imagerie a été produite entre le SWI, le CT-scan et le DUS. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions (endofuite, thrombus) furent identifiées et segmentées. Celles-ci étaient distinctes de façon significative (P < 0.001). Le SWI a détecté 5 endofuites sur 6 (sensibilité de 83.3%) et a eu 6 faux positifs (spécificité de 76%). Le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (2) ainsi que le DUS (2) ont échoué. Il n’y avait pas de différence statistique notable entre la rigidité du thrombus pour un AAA avec endofuite et un AAA sans endofuite. Aucune corrélation n’a pu être établie de façon significative entre les diamètres des AAAs ainsi que leurs variations et l’élasticité du thrombus. Le SWI a le potentiel de détecter les endofuites et caractériser le thrombus selon leurs propriétés mécaniques. Cette technique pourrait être combinée au suivi des AAAs post-EVAR, complémentant ainsi l’imagerie DUS et réduisant le coût et l’exposition à la radiation ionisante et aux agents de contrastes néphrotoxiques.

Analytical methods for modeling elastic metasurfaces

This dissertation aims at developing advanced analytical tools able to model surface waves propagating in elastic metasurfaces. In particular, four different objectives are defined and pursued throughout this work to enrich the description of the metasurface dynamics. First, a theoretical framework is developed to describe the dispersion properties of a seismic metasurface composed of discrete resonators placed on a porous medium considering part of it fully saturated. Such a model combines classical elasticity theory, Biot’s poroelasticity and an effective medium approach to describe the metasurface dynamics and its coupling with the poroelastic substrate. Second, an exact formulation based on the multiple scattering theory is developed to extend the two-dimensional classical Lamb’s problem to the case of an elastic half-space coupled to an arbitrary number of discrete surface resonators. To this purpose, the incident wavefield generated by a harmonic source and the scattered field generated by each resonator are calculated. The substrate wavefield is then obtained as solutions of the coupled problem due to the interference of the incident field and the multiple scattered fields of the oscillators. Third, the above discussed formulation is extended to three-dimensional contexts. The purpose here is to investigate the dynamic behavior and the topological properties of quasiperiodic elastic metasurfaces. Finally, the multiple scattering formulation is extended to model flexural metasurfaces, i.e., an array of thin plates. To this end, the resonant plates are modeled by means of their equivalent impedance, derived by exploiting the Kirchhoff plate theory. The proposed formulation permits the treatment of a general flexural metasurface, with no limitation on the number of plates and the configuration taken into account. Overall, the proposed analytical tools could pave the way for a better understanding of metasurface dynamics and their implementation in engineered devices.

Carotenoids Are Effective Inhibitors Of In Vitro Hemolysis Of Human Erythrocytes, As Determined By A Practical And Optimized Cellular Antioxidant Assay.

β-Carotene, zeaxanthin, lutein, β-cryptoxanthin, and lycopene are liposoluble pigments widely distributed in vegetables and fruits and, after ingestion, these compounds are usually detected in human blood plasma. In this study, we evaluated their potential to inhibit hemolysis of human erythrocytes, as mediated by the toxicity of peroxyl radicals (ROO•). Thus, 2,2'-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride (AAPH) was used as ROO• generator and the hemolysis assay was carried out in experimental conditions optimized by response surface methodology, and successfully adapted to microplate assay. The optimized conditions were verified at 30 × 10(6) cells/mL, 17 mM of AAPH for 3 h, at which 48 ± 5% of hemolysis was achieved in freshly isolated erythrocytes. Among the tested carotenoids, lycopene (IC(50) = 0.24 ± 0.05 μM) was the most efficient to prevent the hemolysis, followed by β-carotene (0.32 ± 0.02 μM), lutein (0.38 ± 0.02 μM), and zeaxanthin (0.43 ± 0.02 μM). These carotenoids were at least 5 times more effective than quercetin, trolox, and ascorbic acid (positive controls). β-Cryptoxanthin did not present any erythroprotective effect, but rather induced a hemolytic effect at the highest tested concentration (3 μM). These results suggest that selected carotenoids may have potential to act as important erythroprotective agents by preventing ROO•-induced toxicity in human erythrocytes.

Is Misión Milagro an effective program to prevent blindness in Latin America?

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Dynamic and steady: shear rheological properties of xanthan and guar gums dispersed in yellow passion fruit pulp (Passiflora edulis f. flavicarpa)

Yellow passion fruit pulp is unstable, presenting phase separation that can be avoided by the addition of hydrocolloids. For this purpose, xanthan and guar gum [0.3, 0.7 and 1.0% (w/w)] were added to yellow passion fruit pulp and the changes in the dynamic and steady - shear rheological behavior evaluated. Xanthan dispersions showed a more pronounced pseudoplasticity and the presence of yield stress, which was not observed in the guar gum dispersions. Cross model fitting to flow curves showed that the xanthan suspensions also had higher zero shear viscosity than the guar suspensions, and, for both gums, an increase in temperature led to lower values for this parameter. The gums showed different behavior as a function of temperature in the range of 5 - 35ºC. The activation energy of the apparent viscosity was dependent on the shear rate and gum concentration for guar, whereas for xanthan these values only varied with the concentration. The mechanical spectra were well described by the generalized Maxwell model and the xanthan dispersions showed a more elastic character than the guar dispersions, with higher values for the relaxation time. Xanthan was characterized as a weak gel, while guar presented a concentrated solution behavior. The simultaneous evaluation of temperature and concentration showed a stronger influence of the polysaccharide concentration on the apparent viscosity and the G' and G" moduli than the variation in temperature.

Consumption of a flaxseed-rich food is not more effective than a placebo in alleviating the climacteric symptoms of postmenopausal women

Our objective in this work was to test the effects of daily intake of bread produced with partially defatted ground flaxseed on the climacteric symptoms and endometrial thickness of postmenopausal women. A double-blind, placebo-controlled, randomized clinical trial was performed with 38 women who had been postmenopausal for 1–10 y and consumed 2 slices of bread containing 25 g of flaxseed (46 mg lignans) or wheat bran (<1 mg lignans; control) every day for 12 consecutive weeks. The outcome variables were the daily number of hot flashes, the Kupperman Menopausal Index (KMI), and endometrial thickness. The plasma lipid profile (total cholesterol and HDL, LDL, and VLDL cholesterol fractions and triglycerides) and the hormones estradiol, follicle-stimulating hormone, thyroid-stimulating hormone, and free thyroxine also were measured. Food intake was evaluated by means of 2 24-h recalls, before and after the treatment. Twenty patients in the study group and 18 in the control group completed the study. The general characteristics did not differ between the 2 groups at the start of the study. Both had significant, but similar, reductions in hot flashes and KMI after 3 mo of treatment. Moreover, endometrial thickness was not affected in either group. Our findings clearly show that although flaxseed is safe, its consumption at this level (46 mg lignans/d) is no more effective than placebo for reducing hot flashes and KMI

Analysis of the tip roundness effects on the micro- and macroindentation response of elastic-plastic materials

In this work, the effects of indenter tip roundness oil the load-depth indentation curves were analyzed using finite element modeling. The tip roundness level was Studied based on the ratio between tip radius and maximum penetration depth (R/h(max)), which varied from 0.02 to 1. The proportional Curvature constant (C), the exponent of depth during loading (alpha), the initial unloading slope (S), the correction factor (beta), the level of piling-up or sinking-in (h(c)/h(max)), and the ratio h(max)/h(f) are shown to be strongly influenced by the ratio R/h(max). The hardness (H) was found to be independent of R/h(max) in the range studied. The Oliver and Pharr method was successful in following the variation of h(c)/h(max) with the ratio R/h(max) through the variation of S with the ratio R/h(max). However, this work confirmed the differences between the hardness values calculated using the Oliver-Pharr method and those obtained directly from finite element calculations; differences which derive from the error in area calculation that Occurs when given combinations of indented material properties are present. The ratio of plastic work to total work (W(p)/W(t)) was found to be independent of the ratio R/h(max), which demonstrates that the methods for the Calculation of mechanical properties based on the *indentation energy are potentially not Susceptible to errors caused by tip roundness.

Analysis of the effects of conical indentation variables on the indentation response of elastic-plastic materials through factorial design of experiment

In this work, the effects of conical indentation variables on the load-depth indentation curves were analyzed using finite element modeling and dimensional analysis. A factorial design 2(6) was used with the aim of quantifying the effects of the mechanical properties of the indented material and of the indenter geometry. Analysis was based on the input variables Y/E, R/h(max), n, theta, E, and h(max). The dimensional variables E and h(max) were used such that each value of dimensionless Y/E was obtained with two different values of E and each value of dimensionless R/h(max) was obtained with two different h(max) values. A set of dimensionless functions was defined to analyze the effect of the input variables: Pi(1) = P(1)/Eh(2), Pi(2) = h(c)/h, Pi(3) = H/Y, Pi(4) = S/Eh(max), Pi(6) = h(max)/h(f) and Pi(7) = W(P)/W(T). These six functions were found to depend only on the dimensionless variables studied (Y/E, R/h(max), n, theta). Another dimension less function, Pi(5) = beta, was not well defined for most of the dimensionless variables and the only variable that provided a significant effect on beta was theta. However, beta showed a strong dependence on the fraction of the data selected to fit the unloading curve, which means that beta is especially Susceptible to the error in the Calculation of the initial unloading slope.

Using the ultrasound and instrumented indentation techniques to measure the elastic modulus of engineering materials

Currently, the acoustic and nanoindentation techniques are two of the most used techniques for material elastic modulus measurement. In this article fundamental principles and limitations of both techniques are shown and discussed. Last advances in nanoindentation technique are also reviewed. An experimental study in ceramic, metallic, composite and single crystals was also done. Results shown that ultrasonic technique is capable to provide results in agreement with those reported in literature. However, ultrasonic technique does not allow measuring the elastic modulus of some small samples and single crystals. On the other hand, the nanoindentation technique estimates the elastic modulus values in reasonable agreement with those measured by acoustic methods, particularly in amorphous materials, while in some policristaline materials some deviation from expected values was obtained.

Quasiharmonic elastic constants corrected for deviatoric thermal stresses

The quasiharmonic approximation (QHA), in its simplest form also called the statically constrained (SC) QHA, has been shown to be a straightforward method to compute thermoelastic properties of crystals. Recently we showed that for noncubic solids SC-QHA calculations develop deviatoric thermal stresses at high temperatures. Relaxation of these stresses leads to a series of corrections to the free energy that may be taken to any desired order, up to self-consistency. Here we show how to correct the elastic constants obtained using the SC-QHA. We exemplify the procedure by correcting to first order the elastic constants of MgSiO(3) perovskite and MgSiO(3) postperovskite, the major phases of the Earth's lower mantle. We show that this first-order correction is quite satisfactory for obtaining the aggregated elastic averages of these minerals and their velocities in the lower mantle. This type of correction is also shown to be applicable to experimental measurements of elastic constants in situations where deviatoric stresses can develop, such as in diamond-anvil cells.

Convergence of developmental mutants into a single tomato model system: 'Micro-Tom' as an effective toolkit for plant development research

Background: The tomato (Solanum lycopersicum L.) plant is both an economically important food crop and an ideal dicot model to investigate various physiological phenomena not possible in Arabidopsis thaliana. Due to the great diversity of tomato cultivars used by the research community, it is often difficult to reliably compare phenotypes. The lack of tomato developmental mutants in a single genetic background prevents the stacking of mutations to facilitate analysis of double and multiple mutants, often required for elucidating developmental pathways. Results: We took advantage of the small size and rapid life cycle of the tomato cultivar Micro-Tom (MT) to create near-isogenic lines (NILs) by introgressing a suite of hormonal and photomorphogenetic mutations (altered sensitivity or endogenous levels of auxin, ethylene, abscisic acid, gibberellin, brassinosteroid, and light response) into this genetic background. To demonstrate the usefulness of this collection, we compared developmental traits between the produced NILs. All expected mutant phenotypes were expressed in the NILs. We also created NILs harboring the wild type alleles for dwarf, self-pruning and uniform fruit, which are mutations characteristic of MT. This amplified both the applications of the mutant collection presented here and of MT as a genetic model system. Conclusions: The community resource presented here is a useful toolkit for plant research, particularly for future studies in plant development, which will require the simultaneous observation of the effect of various hormones, signaling pathways and crosstalk.