Comparing different methods to measure biofilm thickness: the techniques are: optical coherence tomography, confocal laser scanning microscopy and low load compression test

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Engenharia Clínica)

Application of compression test in analysis of mechanical and color changes in grapefruit juice powder as related to glass transition and water activity

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Micropillar compression of LiF [111] single crystals: effect of size, ion irradiation and misorientation

The mechanical response under compression of LiF single crystal micropillars oriented in the [111] direction was studied. Micropillars of different diameter (in the range 1–5 lm) were obtained by etching the matrix in directionally-solidified NaCl–LiF and KCl–LiF eutectic compounds. Selected micropillars were exposed to high-energy Ga+ ions to ascertain the effect of ion irradiation on the mechanical response. Ion irradiation led to an increase of approximately 30% in the yield strength and the maximum compressive strength but no effect of the micropillar diameter on flow stress was found in either the as-grown or the ion irradiated pillars. The dominant deformation micromechanisms were analyzed by means of crystal plasticity finite element simulations of the compression test, which explained the strong effect of micropillar misorientation on the mechanical response. Finally, the lack of size effect on the flow stress was discussed to the light of previous studies in LiF and other materials which show high lattice resistance to dislocation motion.

High temperature micropillar compression of Al/SiC nanolaminates

The effect of the temperature on the compressive stress–strain behavior of Al/SiC nanoscale multilayers was studied by means of micropillar compression tests at 23 °C and 100 °C. The multilayers (composed of alternating layers of 60 nm in thickness of nanocrystalline Al and amorphous SiC) showed a very large hardening rate at 23 °C, which led to a flow stress of 3.1 ± 0.2 GPa at 8% strain. However, the flow stress (and the hardening rate) was reduced by 50% at 100 °C. Plastic deformation of the Al layers was the dominant deformation mechanism at both temperatures, but the Al layers were extruded out of the micropillar at 100 °C, while Al plastic flow was constrained by the SiC elastic layers at 23 °C. Finite element simulations of the micropillar compression test indicated the role played by different factors (flow stress of Al, interface strength and friction coefficient) on the mechanical behavior and were able to rationalize the differences in the stress–strain curves between 23 °C and 100 °C.

Applications of Thermal Mechanical Compression Tests in food powder analysis

A new Thermal Mechanical Compression Test (TMCT) was applied for glass-rubber transition and melting analyses of food powders and crystals. The TMCT technique measures the phase change of a material based on mechanical changes during the transition. Whey, honey, and apple juice powders were analyzed for their glass-rubber transition temperatures. Sucrose and glucose monohydrate crystals were analyzed for their melting temperatures. The results were compared to the values obtained by conventional DSC and TMA techniques. The new TMCT technique provided the results that were very close to the conventional techniques. This technique can be an alternative to analyze glass-rubber transition of food, pharmaceutical, and chemical dry products.

Quality control of pharmaceutical ingredients:developing a caking test for industry

Objectives - Powdered and granulated particulate materials make up most of the ingredients of pharmaceuticals and are often at risk of undergoing unwanted agglomeration, or caking, during transport or storage. This is particularly acute when bulk powders are exposed to extreme swings in temperature and relative humidity, which is now common as drugs are produced and administered in increasingly hostile climates and are stored for longer periods of time prior to use. This study explores the possibility of using a uniaxial unconfined compression test to compare the strength of caked agglomerates exposed to different temperatures and relative humidities. This is part of a longer-term study to construct a protocol to predict the caking tendency of a new bulk material from individual particle properties. The main challenge is to develop techniques that provide repeatable results yet are presented simply enough to be useful to a wide range of industries. Methods - Powdered sucrose, a major pharmaceutical ingredient, was poured into a split die and exposed to high and low relative humidity cycles at room temperature. The typical ranges were 20–30% for the lower value and 70–80% for the higher value. The outer die casing was then removed and the resultant agglomerate was subjected to an unconfined compression test using a plunger fitted to a Zwick compression tester. The force against displacement was logged so that the dynamics of failure as well as the failure load of the sample could be recorded. The experimental matrix included varying the number of cycles, the amount between the maximum and minimum relative humidity, the height and diameters of the samples, the number of cycles and the particle size. Results - Trends showed that the tensile strength of the agglomerates increased with the number of cycles and also with the more extreme swings in relative humidity. This agrees with previous work on alternative methods of measuring the tensile strength of sugar agglomerates formed from humidity cycling (Leaper et al 2003). Conclusions - The results show that at the very least the uniaxial tester is a good comparative tester to examine the caking tendency of powdered materials, with a simple arrangement and operation that are compatible with the requirements of industry. However, further work is required to continue to optimize the height/ diameter ratio during tests.

Tradução para a língua portuguesa e adaptação cultural do questionário Rowe modificado para atletas arremessadores

OBJECTIVE: Study was to translate and culturally adapt the modified Rowe score for overhead athletes. METHODS: The translation and cultural adaptation process initially involved the stages of transla tion, synthesis, back-translation, and revision by the Translation Group. It was than created the pre-final version of the question naire, being the areas function and pain applied to 20 athletes that perform overhead movements and that suffered SLAP lesions in the dominant shoulder and the areas active compression test and anterior apprehension test and motion were applied to 15 health professionals. RESULTS: During the translation process there were made little modifications in the questionnaire in order to adapt it to Brazilian culture, without changing the semantics and the idiomatic concept originally described. CONCLUSIONS: The questionnaire was easily understood by the subjects of the study, being possible to obtain the Brazilian version of the modified Rowe score for over head athletes that underwent surgical treatment of the SLAP lesion.

Effect of treadmill exercise on lumbar vertebrae in ovariectomized rats: anthropometrical and mechanical analyses

The purpose of this study was to examine the preventive effect of exercise on lumbar vertebrae in ovariectomized rats. Three-month-old female Wistar rats were divided into 3 groups: control group (A, n = 10); non-exercised ovariectomized group (B, n = 7) and exercised ovariectomized group (C, n = 7). The rats from group C were subjected to treadmill exercise (15 m/minute in the initial six weeks and 19 m/minute in the next six weeks, 1 hour/day, 4 days/week) for 12 weeks. At death, the fourth lumbar vertebrae were removed and an anthropometrical analysis by a paquimeter and a mechanical compression test by a universal test machine were performed. After 12 weeks, the ovariectomy decreased the superior-inferior vertebral height and the maximal braking load in group B compared to group A, while the exercise increased the vertebral mass in group C compared to both groups A and B (p < 0.01) and the stiffness compared to group B. We concluded the physical activity has an important role to prevent the osteopenia in lumbar vertebrae.

Estudo da resistência não drenada de solo de baixa consistência por meio de ensaios de campo e laboratório

A variabilidade natural dos solos torna complexo o conhecimento de suas propriedades na elaboração de projetos geotécnicos, sendo a determinação da resistência ao cisalhamento não drenada um parâmetro importante nas análises de estabilidade de solos moles. Os ensaios de laboratório de cone e palheta, não convencionais, os ensaios de campo de palheta e piezocone e os ensaios de compressão simples e triaxial não adensado e não drenado foram utilizados para mensurar a resistência não drenada de uma camada de argila marinha mole localizada na planície costeira central brasileira. Os ensaios de laboratório foram realizados em amostras indeformadas coletadas com amostradores de pistão estacionário em vertical próxima à realização dos ensaios de campo. O sítio foi investigado preliminarmente por sondagens de simples reconhecimento, sendo apresentado o perfil estratigráfico por meio de modelagem computacional. Foram também realizados ensaios para caracterização física (análise granulométrica, teor de umidade, limites de liquidez e plasticidade, densidade real dos grãos) e mineralógica (difração de raios X), e ensaios de adensamento para obtenção do histórico de tensões e classificação de qualidade das amostras indeformadas. Os valores de resistência não drenada obtidos pelos ensaios de laboratório foram comparados ao perfil contínuo de resistência determinado empiricamente pelo ensaio de piezocone, com fator de cone Nkt calibrado pelo ensaio de palheta de campo, apresentando boa concordância, com a variabilidade natural do solo influenciando de forma preponderante a qualidade das amostras na variação entre os resultados. Os valores de resistência obtidos pelos ensaios de laboratório de cone e palheta foram comparados entre si, apresentando boa compatibilidade. Ambos, quando comparados ao ensaio de palheta de campo, não apresentaram boa concordância. Os resultados de resistência obtidos pelos ensaios de compressão simples e triaxial apresentaram boa compatibilidade com os resultados do ensaio de laboratório de cone, o que não ocorreu com os resultados do ensaio de laboratório de palheta. Na comparação entre a resistência normalizada pela tensão de sobreadensamento obtida pelos diversos métodos e algumas correlações empíricas da literatura internacional, foi observado para as amostras de solo com índice de plasticidade superior a 60% boa concordância com as correlações de Mesri (1975) e Jamiolkowski et al (1985). Os ensaios não convencionais apresentaram boa confiabilidade, que aliado a simplicidade e agilidade de execução, justificam a difusão destes na prática da investigação geotécnica brasileira como método alternativo para complementar e dar suporte às estimativas de resistência não drenada de solos moles.

Caracterização mecânica de misturas betuminosas a aplicar em infra-estruturas de transportes

A maioria das infra-estruturas de transportes, nomeadamente os pavimentos rodoviários e aeroportuários, são constituídas por misturas betuminosas, o que permite um bom desempenho e uma adequada durabilidade, nas condições usuais de serviço. As misturas betuminosas são ainda amplamente utilizadas na construção de zonas de estacionamento de veículos, tendo-se verificado recentemente a sua aplicação também em infra-estruturas ferroviárias. Face à necessidade de melhorar o desempenho das vias-férreas, permitindo uma concepção mais durável de linhas de alta velocidade e uma redução dos custos da sua manutenção, tem-se vindo a desenvolver diversos estudos para promover a utilização de novos materiais, principalmente através da incorporação de misturas betuminosas. O presente trabalho tem como objectivo a caracterização do comportamento mecânico de misturas betuminosas a aplicar em infra-estruturas de transportes. Como metodologia para o estudo do comportamento mecânico das misturas betuminosas foram realizados em laboratório ensaios de cargas repetidas, nomeadamente, ensaios de flexão em quatro pontos para determinação da rigidez e da resistência à fadiga e ensaios de compressão triaxiais cíclicos para avaliação do comportamento à deformação permanente. A resistência à fadiga das misturas betuminosas em estudo foi avaliada através do ensaio de flexão em quatro pontos, com extensão controlada, e aplicação de um carregamento sinusoidal com diferentes frequências, de acordo com o procedimento de ensaio da norma europeia EN 12697-24 (2004 + A1: 2007). A resistência à deformação permanente das misturas betuminosas foi analisada através de ensaios de compressão triaxiais cíclicos, submetendo-as a uma tensão de confinamento estática pela aplicação parcial de vácuo e a uma pressão axial cíclica sob a forma rectangular, de acordo com a norma europeia EN 12697-25 (2004). O conhecimento destas propriedades mecânicas assume particular importância ao nível da formulação das misturas betuminosas, do dimensionamento de uma estrutura ou do estabelecimento de uma adequada solução para uma obra de reabilitação duma infra-estrutura de transportes. Para este estudo foi utilizado um modelo físico construído numa fossa no LNEC, com o propósito de serem testadas três substruturas ferroviárias não convencionais, utilizando sub-balastro betuminoso. A selecção das substruturas foi efectuada após uma análise de várias secções de estruturas já testadas e aplicadas noutros países, de forma a proporcionar comparações fiáveis entre elas. Os resultados obtidos mostraram que a mistura betuminosa AC20 base 50/70 (MB) aplicada na camada de sub-balastro é adequada para ser aplicada nas infra-estruturas de transportes pois apresenta um bom desempenho à fadiga e à deformação permanente. Através dos ensaios efectuados foi ainda possível entender a importante influência das características volumétricas, principalmente da porosidade para o bom comportamento da mistura betuminosa.

Efectividade do tratamento com terapia manual estudo de caso de lombociatalgia

Introdução: neste estudo foi avaliado um caso de lombociatalgia com hérnia discal lombar através de exame clínico confirmado por ressonância magnética. Foi efectuado um tratamento com terapia manual durante 4 semanas até à abolição dos sintomas e recuperação total da função. Objectivos: realizar um tratamento de terapia manual num paciente com lombociatalgia com hérnia discal lombar num período de 1 mês. Métodos: foi realizado um estudo num paciente de 40 anos do sexo masculino que apresentava um quadro de lombociatalgia com hérnia discal lombar. Para a avaliação foram utilizados testes palpatórios com movimento (teste de Mitchell lombar, teste de Gillet sacroilíaco); observação de assimetrias posturais; teste de mobilidade activa em pé; EVA para avaliação da dor; testes de compressão lombar na posição de sentado; testes de condução neurológica; testes neurodinâmicos. Os testes foram aplicados no início e final das 4 primeiras sessões de tratamento com terapia manual, com intervalo de uma semana e um follow-up realizado uma semana após a 4ª sessão. Resultados: após o tratamento de 4 sessões, verificou-se a ausência de postura antálgica. A dor diminuiu de 5/10 para 0/10 (EVA) nos movimentos de flexão, extensão, rotação esquerda e inclinação esquerda do segmento lombar, em pé, com amplitudes normais de mobilidade. A dor diminuiu 3/10 para 0/10 (EVA) no teste de compressão lombar sentado e de 6/10 para 0/10 (EVA) para o teste de compressão lombar sentado com inclinação esquerda. O teste de Mitchell lombar inicial (FRS L5; NSR lombar) ficou negativo assim como o teste de Gillet sacroilíaco; teste de SLR ; SLR + neck flection ; testes de condução de L5 que se encontrava positivo com hipostesia no dermátomo de L5 e grau 3+ de força nos dorsiflexores à esquerda ficou negativo para a hipostesia e grau 5 de força nos dorsiflexores. Conclusão: neste caso o conjunto de técnicas de terapia manual aplicadas juntamente com exercícios terapêuticos, concelhos posturais e de estilos de vida ajudaram o paciente a recuperar totalmente a função e ver abolida a dor.

Material compósito - propriedades do aglomerado de gesso e partículas fragmentadas de bambu (phyllostachys edulis)

Neste trabalho estudou-se um compósito de gesso FGD reforçado com fibras vegetais. As fibras utilizadas neste estudo são provenientes de bambu da espécie Phyllostachys edulis e foram trituradas até se obter uma granulometria apropriada à composição de uma pasta de gesso que permitisse a execução de placas de gesso laminado. As placas produzidas foram ensaiadas à flexão e posteriormente submetidas à análise de humidade para aferir a percentagem de água de cristalização nas amostras. Foram ainda produzidos provetes cúbicos com 7cm de aresta para permitira a execução de ensaio à compressão. Foram produzidos dois tipos de pastas, uma sem a adição de partículas de bambu (controlo) e outra com adição de 15% de partículas de bambu.

Consolidating preservative-treated wood: Combined mechanical performance of boron and polymeric products in wood degraded by Coniophora puteana

When timber elements in heritage buildings are moderately degraded by fungi and assuming underlying moisture problems have been solved, two actions can be taken: i) use a biocide to stop fungal activity; ii) consolidate the degraded elements so that the timber keeps on fulfilling its structural and decorative functions. The aim of this work is to investigate the mechanical performance of maritime pine wood degraded by fungi after being treated with a biocide followed by impregnation with a polymer product. Three commercially available products were used: a boron water-based biocide, an acrylic consolidant and an epoxy-based consolidant. Treated and consolidated specimens were subjected to mechanical tests: axial compression test (NP 618), static surface hardness (ISO 3350) and bending test (NP 619). Sets of replicates were subjected to an evaporation ageing test (EN 73) after application of the products and also tested for mechanical behaviour. An increase in mechanical strength was observed for both consolidants with no significant influence from the previous use of biocide product. The specimens subjected to ageing showed a slightly better general mechanical performance.

La relació entre el valor N30 de L'SPT i la resistència a la compressió simple

The unconfined compression strength is a geotechnical parameter frequently used to determine the bearing capacity of foundations on clayey soils. Its value can be obtained from the unconfined compression test and, among several in situ tests, the standard penetration test (SPT). However, a comparison between the values of such a strength determined by both tests in CL, CL-ML and CH soils shows that it does not exist an approximate relationship. In any case it is remarkable that values of the test conducted in the laboratory fit between the lower and the higher ones calculated from the standard penetration number. This is very important for those geotechnical reports in which the unconfined compression strength is only based on the SPT. In this way, if the lower value is taken to evaluate the ultimate soilbearing capacity the result will not be very accurate but it will probably be by the side of safety