The dynamics of fiber orientation is of great interest for efforts to predict the microstructure and material properties of a suspension flow system. In this research a fiber-level, hybrid simulation method, LBM‒EBF (coupled lattice‒Boltzmann method with the external boundary force method) is undertaken to advance the current understanding of the hydrodynamic interaction induced rotational diffusion mechanism for rigid fibers in semidilute suspension of low Reynolds number flow. The LBM‒EBF simulations correctly predict the orbit constant distribution of fibers in a sheared semidilute suspension flow. It is demonstrated that an anisotropic, weak rotary diffusion model can fit the orbit constant distribution very well, but it can not describe the asymmetry in Stokes flow observed in semidilute suspension. The rotational diffusion process is then characterized with a three dimensional spatial tensor representation of the rotational diffusivity. A scalar measure of the rotational diffusion‒'scalar Folgar‒Tucker constant', C[subscript I], is extracted from this tensor. The study provides substantial numerical evidence that the range of C[subscript I] (0.0038 to 0.0165) obtained by Folgar&Tucker (J. reinf. plast. and comp, v.3, 1984) in a semidilute regime is overly diffusive, and that the correct magnitude is of O(10⁻⁴). The study reveals that the interactions among fibers become more frequent with either the decrease of fiber aspect-ratio, r[subscript p] (keeping nL³ constant, where n is the fiber number density, and L is the fiber length) or with the increase of nL³ (keeping r[subscript p] constant) in the semidilute regime, which in consequence causes an increase in C[subscript I]. The rheological properties of sheared semidilute suspension are also computed with direct LBM‒EBF simulations. The LBM‒EBF investigation is extended to characterize the fiber orientation in a linearly contracting channel similar to a paper machine 'headbox'. It is found that the rotational diffusion is the predominant term over the strain rate in the semidilute regime for a low Reynolds number flow, and it results in a decreasing trend of rotational Peclet number, Pe, along the contraction centerline. Lastly, in order to improve the numerical consistency of the existing LBM‒EBF approach, a modification to the body force term in the LB equation is suggested, which can recover the exact macroscopic hydrodynamics from the mesoscale.

<p>For a successful design of an engineering system it is essential to pay careful attention to its dynamic response. This is particularly true, in the case of nonlinear systems, since they can exhibit very complex dynamic behaviour, including multiple co-existing stable solutions and chaotic motions, characterized by large sensitivity to initial conditions. In some systems nonlinear characteristics are desired and designed for, but in other cases they are unwanted and can cause fatigue and failure. A type of dynamical system which is highly nonlinear is discontinuous or non-smooth systems. In this work, systems with impacts are primarily investigated, and this is a typical example of a discontinuous system. To enhance or optimize the performance of dynamical systems, some kind of control can be implemented. This thesis concerns implementation of low-cost control strategies for discontinuous systems. Low-cost control means that a minimum amount of energy is used when performing the control actions, which is a desirable situation regardless of the application. The disadvantage of such a method is that the performance might be limited as compared with a control strategy with no restrictions on energy consumption. In this work, the control objective is to enforce a continuous or discontinuous grazing bifurcation of the system, whichever is desirable. In Paper A, the dynamic response and bifurcation behaviour of an impactoscillator with dry friction is investigated. For a one-degree-of-freedom model of the system, analytical solutions are found in separate regions of state space. These are then used to perform a perturbation analysis around a grazing trajectory. Through the analysis, a condition on the parameters of the system is derived, which assures a continuous grazing bifurcation. It is also shown that the result has bearing on the dynamic response of a two-degree-of-freedom model of the system. A low-cost active control strategy for a class of impact oscillators is proposed in Paper B. The idea of the control method is to introduce small adjustments in the position of the impact surface, at discrete moments in time, to assure a continuous bifurcation. A proof is given for what control parameters assures the stabilization. In Paper C, the proposed low-cost control method is implemented in a quarter-car model of a vehicle suspension, in order to minimize impact velocities with the bumpstop in case of high amplitude excitation. It is shown that the control method is effective for harmonic road excitation.</p>

Ce travail expérimental cherche à mieux<br />caractériser, au moyen des techniques de diffusion de la lumière,<br />la dynamique de certains systèmes colloidaux qui montrent un<br />comportement rhéologique complexe. Il s'articule autour de deux<br />points: le rajeunissement et la formation des bandes de<br />cisaillement dans un système colloidal vitreux, et le<br />phenomène du jamming dans une suspension concentrée de particules<br />chargées. Dans une suspension de Laponite -système modèle pour les<br />colloides vitreux- la compétition entre le rajeunissement<br />du au cisaillement et le vieillissement a été étudié pendant<br />l'écoulement, alors qu'aprés l'arret de l'écoulement deux régimes<br />de vieillissement ont été observés. La localisation du<br />cisaillement a été mis en evidence à des taux faibles de<br />cisaillement global, en mesurant les profils de vitesse du fluide,<br />mesure qui en outre, par ses oscillations, a révélé un<br />comportement de stick-slip. D'autre part dans une suspension<br />concentrée de particules de silice dans le régime de jamming, nous<br />nous sommes interessés à la dynamique des structures induites par<br />l'écoulement et avons mis en évidence la présence de particules<br />plus lentes pendant le cisaillement, puis avons étudiés la<br />relaxation de la dynamique des particules après l'arret de<br />l'écoulement en fonction des contraintes appliquées.

Slurry wall is a geotechnical engineering application to control the migration of contaminants by retarding groundwater flow. Sand-bentonite slurry walls are commonly used as levees and containment liners. The performance of bentonite slurry in sand-bentonite slurry walls was investigated by studying the rheological properties of bentonite suspensions, the penetration length of bentonite slurry into clean sand, and stability of the trench under in-situ hydraulic gradients. In this study, the rheological parameters of bentonite suspensions were measured at various bentonite fractions by weight from 6 to 12% with 0-3% of sodium pyrophosphate; an ionic additive to control the rheological properties of the bentonite slurries. The penetrability of the bentonite slurries through Ottawa sand was studied by injecting the slurries into sand columns at different bentonite fractions. The injection tests were performed with the permeameters having different diameters to eliminate any bias on test results due to the different size of permeameter. An empirical correlation for predicting the penetration length of bentonite slurry based on apparent viscosity, yield stress, effective particle size, relative density, and injection pressures was updated by taking into account the effects of the permeameter diameter size. Moreover, the stability of sand-bentonite slurry walls was inspected by studying the hydraulic performance of sand permeated with bentonite suspensions under increasing hydraulic gradients. The critical hydraulic gradient at which washing out of bentonite suspensions is initiated was examined. For specimens with bentonite contents less than the threshold value, the flow occurred through the sand voids and minimal washing out occurred. On the other hand, when the bentonite content was high enough to fill up all the void space between the sand particles, the flow was controlled by the clay void ratio. In this case, washing out did occur with increasing gradients accompanied by an increase in hydraulic conductivity. Accordingly, a relation between the yield stress of bentonite suspensions and the critical hydraulic conductivity was developed. / text

This study investigated legal implications of differential disciplinary treatment of special education and non-special education students in K-12 public schools. It focused on interpreting and applying federal and state education legislation by courts and how various judicial decisions affect discipline practices in public school systems, asking if preferential treatment was afforded to students with disabilities through implementation and interpretation of educational legislation.The historical myriad of complex legislation passed before and after inception of Public Law 94-142 in 1975 was studied, exploring relationships between school discipline of children who do and do not receive special education services. Research included review of pertinent books, journal articles, published and unpublished papers, and personal communications with experts in education and law. It identified appellate court cases dealing with school discipline and compared rulings. Law and educ ation authorities were interviewed. Surveys were developed and administered to discern teachers' understanding of educational legislation. It attempted to formulate a theory addressing consistencies and inconsistencies associated with public school discipline, along with reinforcement of that treatment by the United States court system, offering implications and recommendations for practice and for further research. Emphasizing data collection from primary and secondary documents, this study took a historical perspective.Conclusions indicate that school compliance is directly tied to financial mandates and that school-based personnel have little discretionary power disciplining students with disabilities. School officials are caught between attempts to keep schools safe and complying with federal and state mandates to avoid forfeiting allocated funds. Many teachers feel unsafe at schools attributing that feeling to inability to control students' classroom behavior. Inabilities stem fr om inequities in consequences for discipline infractions by students with and without disabilities, inequities that have court precedents.Implications are that, based on the number of cases filed on behalf of students without disabilities, parents are seeking similar rights for their children as those of children with disabilities. Numbers indicate cases involving students with disabilities are resolved at lower levels of due process. Inequities are advocated by issuing various mandates and funding/compliance guidelines serving to strip local school districts of their ability to maintain and self-regulate schools.

Αντικείμενο της παρούσας Μεταπτυχιακής Διπλωματικής Εργασίας είναι η διερεύνηση της τιμής του συντελεστή διαπερατότητας άμμων διαφορετικής κοκκομετρικής σύνθεσης, η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων και η σύγκριση τους με τιμές που προκύπτουν εφαρμόζοντας γνωστές εξισώσεις πρόβλεψης της τιμής του συντελεστή διαπερατότητας και, τέλος, η ειδική εφαρμογή των αποτελεσμάτων σε μια προσπάθεια διαμόρφωσης μοντέλου πρόβλεψης της ενεσιμότητας αιωρημάτων τσιμέντου σε άμμους. / Purpose of the Thesis is to investigate the value of the coefficient of sands permeability, the evaluation of results and their comparison with values obtained by applying known predictive formulas of coefficient of permeability and finally, the implementation of the results in creating a predicting model of the groutability of cement suspensions in sands.

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Ce travail de recherche s'inscrit dans une volonté de développer des suspensions concentrées à application Génie Civil (chapes anhydrites, bétons cirés). Dans ce contexte industriel, l'étude est focalisée sur l'effet de l'introduction d'adjuvants de type polycarboxylate (PCP) sur les propriétés d'écoulement de suspensions formulées avec une anhydrite fortement réactive. Les travaux expérimentaux sont initiés par le développement de protocoles de caractérisation rhéologique étalonné sur un fluide modèle à seuil. Ceci permet d'évaluer l'effet de la taille de l'entrefer, de la rugosité des plateaux, du précisaillement ainsi que du type et de la durée de sollicitation. Nous avons alors défini un protocole unique, exploitable pour identifier la courbe d'écoulement des suspensions concentrées étudiées.. Les propriétés viscoélastiques des suspensions, évaluées aux faibles déformations, sont également caractérisées sous sollicitations oscillantes. Afin d'affiner la connaissance des structures moléculaires des différents adjuvants sélectionnés pour cette étude, des caractérisations physico-chimiques sont réalisées. Elles permettent de distinguer plusieurs paramètres caractéristiques des adjuvants : masse molaire, indice de polymolécularité et sensibilité à la température en fonction d'un milieu alcalin ou neutre. Des mesures d'adsorptions ont également été réalisées sur deux adjuvants. Nous montrons ainsi que le phénomène d'adsorption semble conditionné par les propriétés du milieu, notamment par la présence de chaux. L'étude rhéologique paramétrique montre que des modifications sensibles de la réponse peuvent apparaître en fonction de l'adjuvant utilisé et de la concentration de la suspension. Les évolutions des indicateurs de consistance et de contrainte seuil de mise en écoulement en fonction de la fraction volumique solide et du dosage en adjuvant sont identifiées. Les résultats sont interprétés en ajustant un modèle de type Krieger-Dougherty. L'évolution du paramètre puissance de ce modèle peut être interprétée comme une modification de la forme et de la rugosité du grain couvert par des molécules de PCP adsorbées. Les paramètres moléculaires conditionnant le plus la rhéologie des suspensions concentrées étudiées sont la masse molaire et l'indice de polymolécularité. L'interprétation des résultats est moins tranchée vis-à-vis du seuil de mise en écoulement que vis-à-vis de la consistance. Dès lors, nous avons mis en évidence la relation seuil-consistance. Sur le plan pratique, se restreindre à l'estimation du seuil de mise en écoulement des suspensions devient pertinent. À cette fin, un modèle analytique permettant d'estimer la contrainte seuil de mise en écoulement à partir d'un test d'écoulement libre sur une surface plane est proposé. L'objectif est d'apporter une amélioration aux modèles existants lorsque l'écoulement est à la frontière entre régime d'affaissement et régime d'étalement. L'analyse, qui peut être généralisée à l'étude de tous types de fluides complexes à seuil, conduit à une meilleure évaluation de la contrainte seuil. En croisant l'information de tests d'étalement et de vidange au cône de Marsh, nous montrons ainsi qu'une rhéométrie rustique est tout à fait pertinente pour un usage industriel. La notion d'enrobage de grain est proposée pour modéliser, à l'échelle microscopique, le rôle de l'adjuvant sur l'interaction entre particules. L'ordre de grandeur de la distance interparticulaire estalors estimé entre 1 et 5 nm en exploitant des données de rhéométrie oscillante. Cette approche phénoménologique permet de mettre en évidence l'effet de la fraction volumique solide sur la distance interparticulaire. Finalement, l'étude de la rhéologie des suspensions concentrées est étendue à la transition liquide solide liée aux réactions d'hydratation. Le suivi de l'effort normal exercé sur une géométrie en contact avec la suspension peut s'interpréter comme un indicateur alternatif de prise.

Ce travail concerne le développement de méthodes de commandes avancées pour les suspensions automobiles afin d'améliorer la tenue de route des véhicules et le confort des passagers, tout en respectant les contraintes technologiques liées aux actionneurs de suspension (passivité, non-linéarités, limite structurelle). Dans la 1ère partie, nous proposons deux schémas de commande par approche LPV polytopique (Linéaire à Paramètre Variant) et Stabilisation Forte (Strong Stabilization) avec optimisation par algorithme génétique pour résoudre les conflits confort/tenue de route et confort/débattement de suspension. Dans la 2ème partie, pour résoudre le problème complet de commande de suspensions semi-actives, nous développons d'abord une stratégie générique pour les systèmes LPV généraux soumis à la saturation des actionneurs et à des contraintes d'état. Le problème est étudié sous la forme de résolution d'inégalités linéaires matricielles (LMI) qui permettent de synthétiser un contrôleur LPV et un gain anti wind-up garantissant la stabilité et la performance du système en boucle fermée. Ensuite, cette stratégie est appliquée au cas de la commande des suspensions semi-actives. Les méthodes proposées sont validées par une évaluation basée sur un critère industriel et des simulations effectuées sur un modèle non-linéaire de quart de véhicule.

Thesis (Ph.D)--Mathematics, Georgia Institute of Technology, 2008. / Committee Chair: Goldsztein, Guillermo; Committee Member: Dieci, Luca; Committee Member: McCuan, John; Committee Member: Santamarina, Juan; Committee Member: Zhou, Haomin.