Comparison of finite element simulation of tungsten nanoindentation with Berkovich and conical indenter
Fiala, L.; Ballo, I.; Kovář, J.; Fuis, Vladimír
2023 - anglický
Finite Element Method (FEM) was used to study the difference between using Berkovich and conical indenters in nanoindentation test of tungsten specimen. The study was aimed to determine the\nmodulus of elasticity of a tested specimen and how it changes with different indenter. The FEM analysis also revealed that the modulus of elasticity was sensitive to the dimensions of both specimen and the indenter for which were made several numerical calculations with different dimensions.
Klíčová slova:
nanoindentation; FEM; Berkovich indenter; conical indenter; tungsten
Plné texty jsou dostupné na jednotlivých ústavech Akademie věd ČR.
Comparison of finite element simulation of tungsten nanoindentation with Berkovich and conical indenter
Finite Element Method (FEM) was used to study the difference between using Berkovich and conical indenters in nanoindentation test of tungsten specimen. The study was aimed to determine the\nmodulus ...
Analýza sekundárních metabolitů streptomycet Ramanovou spektroskopií in vivo
Mikulová, Adéla; Petříčková, K.; Bobek, J.; Chroňáková, Alica; Samek, Ota; Pilát, Zdeněk
2023 - český
Práce se zabývá studiem Ramanových spekter sekundárních metabolitů bakterií rodu Streptomyces, zejména polyenních antifungálních látek. Purifikované izoláty a komerční standardy těchto sloučenin byly využity k pořízení referenčních spekter, ze kterých byly odvozeny spektrální markery charakterizující konkrétní detaily chemické struktury. Verifikace pozorovaných markerů byla provedena pomocí predikcí Ramanových spekter in silico. Následně byly tyto poznatky využity ke spektroskopické charakterizaci složení sekundárních metabolitů in vivo, přímo v bakteriích rostoucích na pevném médiu. Vypracované metodiky pomohou optimalizovat podmínky pro biotechnologickou produkci antibiotik. The work deals with the study of Raman spectra of secondary metabolites of bacteria of the genus Streptomyces, especially polyene antifungal agents. Purified isolates and commercial standards of these compounds were used to obtain reference spectra from which spectral markers characterizing specific details of the chemical structure were derived. Verification of the observed markers was performed using in silico Raman spectra predictions. Subsequently, these findings were used for the spectroscopic characterization of the composition of secondary metabolites in vivo, directly in bacteria growing on a solid medium. The developed methodologies will help to optimize the conditions for the biotechnological production of antibiotics.
Klíčová slova:
Raman spectroscopy; microbiology; Streptomyces; antibiotics
Plné texty jsou dostupné na jednotlivých ústavech Akademie věd ČR.
Analýza sekundárních metabolitů streptomycet Ramanovou spektroskopií in vivo
Práce se zabývá studiem Ramanových spekter sekundárních metabolitů bakterií rodu Streptomyces, zejména polyenních antifungálních látek. Purifikované izoláty a komerční standardy těchto sloučenin byly ...
Mechanical properties of basalt: a study on compressive loading at different strain rates using SHPB
Falta, J.; Krčmářová, N.; Fíla, T.; Vavro, Martin; Vavro, Leona
2023 - anglický
This article focuses on the mechanical properties of basalt in compressive loading at different strain-rates. The study employs advanced instrumentation for the evaluation of the results in dynamic conditions, while standard uni-axial loading device is used for evaluation in quasi-static conditions. Basalt specimens were subjected to four different loading-rates from 200–600 s−1 on which the stress-strain dependence was evaluated together with DIC analysis of crack initiation and disintegration process. Understanding the mechanical properties of basalt can provide insights for engineers and designers in creating structures that are durable and able to withstand different loading conditions. The findings of this study can have implications for a wide range of industries, including aerospace, automotive, and construction, among others.
Klíčová slova:
SHPB; basalt; compressive loading; dynamic loading
Plné texty jsou dostupné na jednotlivých ústavech Akademie věd ČR.
Mechanical properties of basalt: a study on compressive loading at different strain rates using SHPB
This article focuses on the mechanical properties of basalt in compressive loading at different strain-rates. The study employs advanced instrumentation for the evaluation of the results in dynamic ...
Asynchronous time integration while achieving zero interface energy
Dvořák, Radim; Kolman, Radek; Falta, J.; Neühauserová, M.
2023 - anglický
This contribution deals with an asynchronous direct time integration of the finite-element model. The proposed method is applied to the phenomenon of wave propagation through an elastic linear continuum. The numerical model is partitioned into individual subdomains using the domain decomposition method by means of localized Lagrange multipliers. For each subdomain, different time discretizations are used. No restrictions for relation between subdomain’s time steps are imposed. The coupling of the subdomains is forced by an acceleration continuity condition. Additionally, we use the a posteriori technique to also provide the displacement and velocity continuity at the interfaces, and hence we obtain exact continuity of all three kinematic fields. The proposed method is experimentally validated using the modified SHPB (split Hopkinson pressure bar) setup.
Klíčová slova:
finite element method; direct time integration; asynchronous integration; domain decomposition; localized lagrange multipliers
Plné texty jsou dostupné na jednotlivých ústavech Akademie věd ČR.
Asynchronous time integration while achieving zero interface energy
This contribution deals with an asynchronous direct time integration of the finite-element model. The proposed method is applied to the phenomenon of wave propagation through an elastic linear ...
Ambiguity in Stochastic Optimization Problems with Nonlinear Dependence on a Probability Measure via Wasserstein Metric
Kaňková, Vlasta
2023 - anglický
Many economic and financial applications lead to deterministic optimization problems depending on a probability measure. It happens very often (in applications) that these problems have to be solved on the data base. Point estimates of an optimal value and estimates of an optimal solutionset can be obtained by this approach. A consistency, a rate of convergence and normal properties, of these estimates, have been discussed (many times) not only under assumptions of independent data corresponding to the distributions with light tails, but also for weak dependent data and the distributions with heavy tails. However, it is also possible to estimate (on the data base) a confidence intervals and bounds for the optimal value and the optimal solutions. To analyze this approach we focus on a special case of static problems depending nonlineary on the probability measure. Stability results based on the Wasserstein metric and the Valander approach will be employed for the above mentioned analysis.
Klíčová slova:
Stochastic optimization problems; static problems; empirical measure; point estimates; interval estimates; nonlinear dependence
Dokument je dostupný na externích webových stránkách.
Ambiguity in Stochastic Optimization Problems with Nonlinear Dependence on a Probability Measure via Wasserstein Metric
Many economic and financial applications lead to deterministic optimization problems depending on a probability measure. It happens very often (in applications) that these problems have to be solved ...
Soustava frekvenčních normálů na ÚPT
Čížek, Martin; Hrabina, Jan; Pravdová, Lenka; Číp, Ondřej
2023 - český
Příspěvek představuje systém frekvenčních normálů vyvinutý na Ústavu přístrojové techniky AVČR. Diskutuje potřebu vysoce koherentních optických frekvenčních referencí pro náročné experimenty v spektroskopii se zchlazenými atomy. Systém zahrnuje propojené normály pracující v rádiové a optické části elektromagnetického spektra, včetně aktivního vodíkového maseru, vláknového laseru uzamčeného na vysoce jakostní optický rezonátor a optického frekvenčního hřebene. Relativní frekvenční stabilita těchto normálů je analyzována s důrazem na jejich vhodnost pro různé integrační časy a aplikace. Dále je popsáno experimentální uspořádání pro porovnání stability frekvenčních normálů na ÚPT s těmi v laboratoři BEV ve Vídni pomocí stabilizované fázově koherentní optické vláknové linky. Výsledky ukazují vynikající relativní stabilitu frekvenčních normálů dosahující -15. řádu, která je nezbytná pro aplikace ve spektroskopii a experimenty se zachycenými zchlazenými ionty. The contribution presents a system of frequency standards developed at the Institute of Scientific Instruments of the Czech Academy of Sciences. It discusses the need for highly coherent optical frequency references for demanding experiments in spectroscopy with cooled atoms. The system comprises interconnected standards operating in the radiofrequency and optical parts of the electromagnetic spectrum, including an active hydrogen maser, a fiber laser locked to a high-finesse optical resonator, and an optical frequency comb. The relative frequency stability of these standards is analyzed, highlighting their suitability for different integration times and applications. The article also describes the experimental setup for comparing the stability of the frequency standards at the Institute of Scientific Instruments with those at the BEV laboratory in Vienna using a stabilized phase-coherent optical fiber link. The results demonstrate the excellent stability of the frequency standards reaching the -15th order of magnitude, essential for spectroscopy and ion trapping experiments.
Klíčová slova:
time and frequency standards; photonic networks; measurement of optical frequency stability
Plné texty jsou dostupné na jednotlivých ústavech Akademie věd ČR.
Soustava frekvenčních normálů na ÚPT
Příspěvek představuje systém frekvenčních normálů vyvinutý na Ústavu přístrojové techniky AVČR. Diskutuje potřebu vysoce koherentních optických frekvenčních referencí pro náročné experimenty v ...
Zapojení rašelinišť do odtoku z povodí
Vlček, Lukáš; Falátková, Kristýna
2023 - český
Příspěvek se věnuje hydrologickému režimu povodí, kde rašeliniště tvoří přibližně polovinu rozlohy. Pomocí modelu byly hodnoceny hydrologické procesy v rašeliništi a okolním lese. Z výsledků vyplývá, že rašeliniště výrazně zvyšuje fluktuaci vodního režimu místních toků. Vodní bilance zase ukazuje snížený ochalozovací efekt rašelinišť bez stromového patra oproti lesům na organominerální půdě. Revitalizace rašelinišť tak může mít kromě pozitivního ekologického aspektu negativní hydroogický dopad na okolní krajinu a místní toky. This research focuses on the basin's hydrological regime, where peatlands make up approximately half of the area. Hydrological processes in the peat bog and the surrounding forest were evaluated using the HBV model. The results show that the peatlands significantly increase the water regime fluctuation of local streams. Moreover, water balance shows a lower cooling effect of tree-less peat bogs than forests on organo-mineral soils. Except for a positive ecological aspect, peatland restoration can have a negative hydrological impact on the surrounding landscape and local streams.
Klíčová slova:
water balance; peat bog; runoff formation
Dokument je dostupný na externích webových stránkách.
Zapojení rašelinišť do odtoku z povodí
Příspěvek se věnuje hydrologickému režimu povodí, kde rašeliniště tvoří přibližně polovinu rozlohy. Pomocí modelu byly hodnoceny hydrologické procesy v rašeliništi a okolním lese. Z výsledků vyplývá, ...
Časová proměnlivost hydraulických vlastností půdy a jejich vliv na odhad půdní vlhkosti
Šípek, Václav; Vlček, Lukáš; Tesař, Miroslav; Zelíková, Nikol; Hnilica, Jan
2023 - český
Půdní vlhkost hraje významnou roli v hydrologickém cyklu, protože zásadně ovlivňuje proudění vody v systému voda-půda-rostlina. Studie je zaměřena na celoroční odhad nasycení půdního profilu vodou v zalesněném horském území s využitím jednoduchého modelu založenému na konceptu lineární nádrže. Studie je založena na terénním měření nasycené hydraulické vodivosti a zavedení periodické funkce nasycené hydraulické vodivosti do modelu půdní vlhkosti, která možní její sezónní proměnlivost. \nPrůměrná nasycená hydraulická vodivost měřená jednoválcovým infiltrometrem byla v průběhu dvou let vždy vyšší ve vegetačním období, kdy se pohybovala od 33,6 do 44,8 cm hod-1, oproti zimním období, kdy poklesla do rozmezí 13,2 až 22,3 cm hod-1. Do modelu půdní vlhkosti byla implementována funkce, která umožnila spojitou změnu nasycené hydraulické vodivosti s maximem ve vegetační sezóně a minimum v zimním období. Tato modifikace modelu půdní vlhkosti vedla k poklesu průměrné čtvercové chyby odhadu půdní vlhkosti o 33,2 % (z 0,034 cm3cm-3 na 0,023 cm3cm-3) a nárůstu hodnoty Nash-Sutcliffova koeficientu z 0,34 na 0,68. Výsledky studie přispějí k přesnějšímu celoročnímu odhadu půdní vlhkosti, a tedy i ke zlepšení dlouhodobých simulací vlivu klimatické změny na dostupnost vodních zdrojů.\n The study was focused on the temporal variability of saturated hydraulic conductivity in an experimental plot covered by spruce forest and investigated benefits of its incorporation into soil water balance model. The results showed that the higher saturated hydraulic conductivity (33.6-44.8 cm hr-1) was observed in summer period compared to lower values (13.2-22.3 cm hr-1) in the winter period. The use of seasonally variabile saturated hydraulic conductivity improved the efficiency of soil water balance model in terms of lower root mean square error between observed and simulated volumetric soil water content by 33.2 %. The Nash-Sutcliffe coefficient rose from 0.34 to 0.68.
Klíčová slova:
soil moisture; soil hydraulic properties; saturated hydraulic conductivity; climate change
Dokument je dostupný na externích webových stránkách.
Časová proměnlivost hydraulických vlastností půdy a jejich vliv na odhad půdní vlhkosti
Půdní vlhkost hraje významnou roli v hydrologickém cyklu, protože zásadně ovlivňuje proudění vody v systému voda-půda-rostlina. Studie je zaměřena na celoroční odhad nasycení půdního profilu vodou v ...
Kam a kolik vody odvádí stromy? Modelování vlivu smrkových a bukových porostů na toky vody v půdě během extrémních klimatických podmínek
Zelíková, Nikol; Šípek, Václav
2023 - český
Půdní vlhkost propojuje takové procesy, které ovlivňují celý hydrologický cyklus, a tím i dostupnost vodních zdrojů. Jedním z významných faktorů ovlivňující tyto procesy je přítomnost vegetace. Výzkum interakcí mezi vegetací, jejím managementem a procesy ovlivňující toky půdní vody nabývá na významu zejména v době probíhajících klimatických změn i změn krajinného pokryvu. Avšak komplexnost těchto interakcí, ovlivněná navíc jejich rozdílností mezi jednotlivými rostlinnými druhy tento výzkum ztěžuje. Proměna krajinného pokryvu probíhá také v českém lesnictví, konkrétně v podobě obměny smrkových monokultur buky. V této studii je proto zkoumán vliv dvou typů lesních porostů, smrku ztepilého (Picea abies) a buku lesního (Fagus sylvatica), na vodní režim půdy v experimentálním povodí Liz na Šumavě. A to (1) zjištěním rozdílů v množství půdní vláhy na základě dvaceti let naměřených dat a (2) získáním složek vodní bilance (transpirace a perkolace) na těchto dvou kontrastních plochách pomocí modelu bilance půdní vody. Z analýzy dlouhodobých dat půdních vlhkostí vyplývají nepatrně nižší hodnoty půdních vlhkostí pod porosty buku, které zanikají při srovnání průměrných ročních hodnot. Odlišnosti jsou patrné při hodnocení průměrných vlhkostí s hloubkou, kde v nejsvrchnější vrstvě půdního profilu smrk disponuje v průměru o 6 % vyššími zásobami půdní vody než buk. Z pohledu vývoje půdních vlhkostí během vegetační sezóny je půda z počátku sušší pod smrkem, který započíná svou transpiraci dříve. Tento rozdíl je v průběhu sezóny zredukován intenzivní transpirací buku. Výstupy bilančního modelu poukázaly na vyšší míru aktuální evapotranspirace buku a vyšší míru perkolace smrku během každého roku. Tento jev byl zvýrazněn během suchých let, kdežto v letech s dostatkem srážek byly rozdíly minimální. Zvýšení četnosti buku v krajině, tak může ovlivnit míru dotace podzemních vod. Soil moisture links processes that influence the entire hydrological cycle and thus the availability of water resources. One important factor influencing these processes is the presence of vegetation. Research on the interactions between vegetation, its management and the processes affecting soil water fluxes is of particular importance in times of ongoing climate change and land cover changes. However, the complexity of these interactions, further influenced by differences between plant species, makes this research more difficult. Land cover change is also taking place in Czechia, specifically in the replacement of spruce monocultures by beech. Therefore, this study investigates the influence of two types of forest stands, spruce (Picea abies) and beech (Fagus sylvatica), on the soil water regime in the experimental Liz catchment in Bohemian Forest, Czechia. This was performed by (1) evaluating differences in soil moisture based on twenty years of measured data and (2) obtaining the two components of the soil water balance (transpiration and percolation) at two plots (beech and spruce) using a soil water balance model. Analysis of the long-term soil moisture data show slightly lower soil moisture values under the beech stands, which disappear when comparing the annual mean values. Differences are evident when evaluating average soil moisture data with depth, where the topmost layer of the soil profile at the spruce site has on average 6% higher soil water content than beech. At the start of the growing season the soil moisture was initially drier under spruce, due to its earlier start of transpiration. This difference was reduced over the season by the intensive transpiration of beech. The outputs of the balance model indicated a higher rate of actual evapotranspiration of beech and a higher rate of percolation of spruce every year. This effect was more pronounced over the dry years, whereas in years with sufficient rainfall the differences were minimal. Thus, the replacement of spruce trees by beech trees may affect the rate of groundwater recharge.
Klíčová slova:
soil water balance; transpiration; percolation; land cover change; drought
Dokument je dostupný na externích webových stránkách.
Kam a kolik vody odvádí stromy? Modelování vlivu smrkových a bukových porostů na toky vody v půdě během extrémních klimatických podmínek
Půdní vlhkost propojuje takové procesy, které ovlivňují celý hydrologický cyklus, a tím i dostupnost vodních zdrojů. Jedním z významných faktorů ovlivňující tyto procesy je přítomnost vegetace. Výzkum ...
NANOCERIA PREPARED BY ELECTRON BEAM EVAPORATION
Pizúrová, Naděžda; Hlaváček, Antonín; Kavčiaková, Zuzana; Roupcová, Pavla; Kuběna, Ivo; Buršík, Jiří; Sokovnin, S. Y.
2023 - anglický
Cerium oxide nanoparticles (nanoceria) are currently one of the most investigated nanomaterials because of their attractive properties used in biomedical applications, catalysis, fuel cells, and many others. These attractive properties are connected with the Ce3+ and Ce4+ valency state ratio. In the nanoparticle form, cerium oxides contain a mixture of Ce3+ and Ce4+ on the nanoparticle surfaces. Switching between these two states requires oxygen vacancies. Therefore, nanoceria's inherent ability to act as an antioxidant in an environmentally-dependent manner and a “redox switch” to confer auto-regenerating capabilities by automatically shifting between Ce4+ and Ce3+ oxidation states is significantly affected by surface morphology. Regarding this demanded behavior, we aimed to characterize synthesized nanoparticle surface quality and its influence on the cerium oxidation states. The received results were used to evaluate the synthesis method's suitability for suggested utilization. We used nanoparticles prepared by electron beam evaporation. This unique physical method includes nanoparticle creation through the fast cooling process followed by breaking radiation damaging nanoparticle surfaces to create surface off-stoichiometry. We prepared a sample containing clusters of a mixture of ultra-small nanoparticles and approximately 100 nm particles. X-ray diffraction confirmed the CeO2 phase in both components. To extract the finest component, we used centrifugal size fractionation. We received 200 nm clusters of 2-10 nm nanoparticles. Nanoparticle shapes and facet types were analyzed using transmission electron microscopy methods. We found out most nanoparticles were formed with truncated octahedrons containing {1,1,1} and {1,0,0} facet types and truncated cuboctahedrons containing {1,1,1}, {1,0,0}, and additional {1,1,0} facets. No octahedron (without truncation) containing only {1,1,1} facets was observed. Nanoparticle shapes containing {1,1,0} and {1,0,0} are suitable for redox activity. Some amount of irregular shapes, beneficial for redox activity, was also observed. Spectroscopy methods confirmed Ce3+ content.
Klíčová slova:
Ce3+ and Ce4+; electron beam evaporation; facet types; hrtem; Nanoceria
Plné texty jsou dostupné na jednotlivých ústavech Akademie věd ČR.
NANOCERIA PREPARED BY ELECTRON BEAM EVAPORATION
Cerium oxide nanoparticles (nanoceria) are currently one of the most investigated nanomaterials because of their attractive properties used in biomedical applications, catalysis, fuel cells, and many ...
NUŠL poskytuje centrální přístup k informacím o šedé literatuře vznikající v ČR v oblastech vědy, výzkumu a vzdělávání. Více informací o šedé literatuře a NUŠL najdete na webu služby.
Vaše náměty a připomínky posílejte na email nusl@techlib.cz
Provozovatel
Zahraniční báze