Landau theory of compressible magnets near a quantum critical point

Landau theory is used to investigate the behaviour of a metallic magnet driven towards a quantum critical point by the application of pressure. The observed dependence of the transition temperature with pressure is used to show that the coupling of the magnetic order to the lattice diverges as the quantum critical point is approached. This means that a first order transition will occur in magnets (both ferromagnets and antiferromagnets) because of the coupling to the lattice. The Landau equations are solved numerically without further approximations. There are other mechanisms that can cause a first order transition so the significance of this work is that it will enable us to determine the extent to which any particular first order transition is driven by coupling to the lattice or if other causes are responsible.Comment: 12 pages including 5 figures, to be presented at MMM-Intermag conference and accepted for publication in Journal of Applied Physic

Software application in mining engineering

Purpose. The main purpose is solving transportation problems using some methods of transportation modeling by linear programming. Linear programming has already demonstrated its value as an aid to making decisions in mining, business, industry, and governmental applications. This paper discusses how to solve transportation problems using manual solution method and computer software solutions. The transportation model deals with a special case of linear programming problems whose objective is to “transport” a single commodity from various “points of departure” to different “destinations” at minimum total cost. Methods. In this paper, we used manual and computer software to solve many problems in mining engineering. Findings. The optimum solution for the problems occurring in the mine site, which will apply for future problems in different conditions, has been obtained. It was proved that results are identical because they produce the same effect when solving the problem using the following five methods: northwest corner method; minimum cost method; row minimum cost method; column minimum cost method, and Vogel’s approximation method. Originality. The new trend is how to use computer application in solving all mining problems and obtain the optimum solution for any problem considering the constraints. Practical implications. All the suggested solutions are optimum ways to solve mining problems which can be applied to any problem beyond the studied field.Мета. Виявлення і вирішення транспортних проблем гірничих підприємств на основі моделей перевезень, побудованих методом лінійного програмування у комп’ютерних програмних продуктах LP Softwares. Методика. Для вирішення транспортних і технологічних завдань у гірничодобувній галузі застосовані програмні продукти Lindo Software та Premium Solver Platform. Результати. У статті розглянуті способи вирішення транспортних завдань “вручну” та за допомогою комп’ютерних програм. Отримано оптимальні рішення для проблем, які є або можуть виникнути на гірничому підприємстві в майбутньому при різних умовах. Отримано аналогічні результати при вирішенні задач наступними п’ятьма способами: метод північно-західного кута, метод мінімальної вартості, мінімальний тариф за рядком, мінімальний тариф за стовпцем і метод апроксимації Фогеля. Наукова новизна. Принципово новим є застосування комп’ютерних програм LP Softwares у гірничодобувній галузі та отримання на їх підставі оптимального результату у вирішенні гірничотехнічних проблем з урахуванням обмежуючих умов. Практична значимість. Всі запропоновані підходи дозволяють оптимально вирішувати завдання не лише у гірничодобувній галузі, а й у інших галузях промисловості.Цель. Выявление и решение транспортных проблем горных предприятий на основе моделей перевозок, построенных методом линейного программирования в компьютерных программных продуктах LP Softwares. Методика. Для решения транспортных и технологических задач в горнодобывающей отрасли применены программные продукты Lindo Software и Premium Solver Platform. Результаты. В статье рассмотрены способы решения транспортных задач “вручную” и при помощи компьютерных программ. Получены оптимальные решения для проблем, которые имеются или могут возникнуть на горном предприятии в будущем при различных условиях. Получены аналогичные результаты при решении задач следующими пятью способами: метод северо-западного угла, метод минимальной стоимости, минимальный тариф по строке, минимальный тариф по столбцу и метод аппроксимации Фогеля. Научная новизна. Принципиально новым является применение компьютерных приложений LP Softwares в горнодобывающей отрасли и получение на их основании оптимального результата в решении горнотехнических проблем с учетом ограничивающих условий. Практическая значимость. Все предлагаемые подходы позволяют оптимально решать задачи не только в горнодобывающей отрасли, но и в других отраслях промышленности.I would like to thank the Faculty of Engineering at Al-Azhar University Qena Branch for encouraging me to prepare and finish this paper

Engineering characteristics of Egyptian limestone

Purpose. Study of physical properties such as porosity, density and mechanical properties such as compressive strength and tensile strength of Egyptian limestone based on experimental investigations. Methods. In this paper using physical and mechanical properties to evaluate the Egyptian limestone according to the relationship between their properties especially the degree of water saturation. Samples were obtained from six different locations (Helwan, Minia, Assuit, Qena, Sohag, and Aswan). Findings. The strong correlation between porosity and density, and good correlations between uniaxial strength and tensile strength. Carried out results indicated that, small porosity results in greater rock strength and vice versa. Originality. Applying the fitting curve technique to check the best correlation between the different property of limestone to identify the best relationship to apply the prediction to find the limestone property in other location as regards applying conditions. Practical implications. Results carried out that the strong correlation between porosity and density, and good correlations between uniaxial strength and tensile strength as summarize in the outcome of data interpretation. Highest quality stones, in terms of their hydric behavior and mechanical properties, are the index for the suitability of using limestone.Мета. Вивчення фізичних та механічних властивостей вапняку родовищ Єгипту на основі експериментальних досліджень. Методика. Зразки вапняку відбирались з родовищ шести різних провінцій (Helwan, Minia, Assuit, Qena, Sohag, Aswan). Зразки кернів були підготовлені з використанням бурильного станка відповідно до критеріїв стандарту ISRM. Підготовка до випробування зразків керна проводилася перпендикулярно площинам нашарування. Відповідні властивості для виробництва заповнювача були перевірені з точки зору вмісту води, щільності, стійкості до стирання та стійкості до стирання в кінцевому підсумку на вапняковій ділянці, який більше підходить для виготовлення бетону і асфальту. Фізичні властивості (щільність та пористість) і механічні властивості (міцність на стиск, міцність на розрив і коефіцієнт динамічного дроблення) були досліджені за стандартними методиками для дев’яти зразків вапняку кожної з шести провінцій. Результати. Для вапняку родовищ Єгипту експериментально виявлено високу кореляцію між пористістю та щільністю, а також хороші кореляції між міцністю на одновісний стиск і міцністю на розрив, що характеризує інженерні вимоги до його використання у цивільному та промисловому будівництві. Проведені результати показали, що низька пористість призводить до більшої міцності порід і навпаки. Наукова новизна. Полягає у використанні техніки підгонки кривої для перевірки найкращої кореляції між різними властивостями вапняку при встановленні найкращого відношення, застосовуючи цей прогноз для вивчення властивостей вапняку в іншому місці. Практична значимість. Отримані показники фізичних та механічних характеристик вапняку є корисними для визначення можливої області його застосування в цивільному та промисловому будівництві, тощо.Цель. Изучение физических и механических свойств известняка месторождений Египта на основе экспериментальных исследований. Методика. Образцы известняка отбирались с месторождений шести различных провинций (Helwan, Minia, Assuit, Qena, Sohag, Aswan). Образцы кернов были подготовлены с использованием бурильного станка согласно критериям стандарта ISRM. Подготовка к испытанию образцов керна проводилась перпендикулярно плоскостям напластований. Подходящие свойства для производства заполнителя были проверены с точки зрения содержания воды, плотности, устойчивости к истиранию и стойкости к истиранию в конечном итоге на известняковом участке, который больше подходит для изготовления бетона и асфальта. Физические свойства (плотность и пористость) и механические свойства (прочность на сжатие, прочность на разрыв и коэффициент динамического дробления) были исследованы по стандартным методикам для девяти образцов известняка каждой из шести провинций. Результаты. Для известняка месторождений Египта экспериментально обнаружена высокая корреляция между пористостью и плотностью, а также хорошие корреляции между прочностью на одноосное сжатие и прочностью на разрыв, характеризующие инженерные требования к его использованию в гражданском и промышленном строительстве. Проведенные результаты показали, что низкая пористость приводит к большей прочности пород и наоборот. Научная новизна. Заключается в использовании техники подгонки кривой для проверки наилучшей корреляции между различными свойствами известняка при установлении наилучшего отношения, применяя этот прогноз для определения свойств известняка в другом месте. Практическая значимость. Полученные показатели физических и механических характеристик известняка являются полезными для определения возможной области его применения в гражданском и промышленном строительстве и т.д.This research was partially supported by Mining and Petroleum Engineering Department, Faculty of Engineering Al-Azhar University, Egypt, that provided machines to finish the research

In-ground vibration propagation characteristics during underground blasting

Purpose. In this study, we investigated the vibration propagation characteristics in ground caused by the explosion pressures during ground and underground blasting. In addition, the use of Styrofoam as a simulation medium, which represents the void during underground blasting, was investigated. Methods. The investigation method is the measuring and comparing the vibrations using variable trinitrotoluene (TNT) charge amounts and underground volumetric spaces. Findings. The regression analysis results based on experimental calculations indicated that the vibration levels were lower and vibration attenuation occurred more rapidly during underground blasting than those during ground blasting. Originality. As the underground volumetric space increased, the vibration levels lowered and vibration attenuation became more gradual. Practical implications. The use of Styrofoam to simulate the void in the underground space during blasting was deemed inappropriate, however, Styrofoam may be appropriate as a medium for low-impedance grounds.Мета. Вивчення параметрів поширення вібрацій у ґрунті, викликаних тиском під час наземних і підземних вибухів. Дослідження особливостей використання пінополістиролу в якості середовища моделювання, який виконує роль пустот під час вибуху. Методика. Розроблено 3 експериментальних установки для відображення вибухових робіт на землі, підземних і підземних вибухів з використанням пінополістиролу замість відкритої порожнечі. Характеристики поширення вібрації було виміряно в серії наземних і підземних вибухових експериментів з використанням змінних величин заряду тротилу (0.72, 1.44 і 2.88 кг) і підземних об'ємних просторів (1, 2 і 4 м3). Проведено регресійний аналіз для отримання рівняння характеристики поширення вібрації вибуху у відкритому середовищі. Для вимірювання вібрації під час кожного з вибухових експериментів встановлювався віброметр. Результати. Регресійний аналіз на основі експериментальних даних дозволив зробити висновок про те, що рівень вібрацій був нижче і вібрації загасали швидше під час підземних вибухів у порівнянні з наземними. Визначено, що при підземних вибухових роботах з використанням пінополістиролу його шар діяв як середовище з низьким опором. Встановлено, що рівень вібрації і результати загасання, оцінені в цьому дослідженні для вибухових робіт на землі, відповідали результатами рівняння оцінки вібрації Міністерства землі, інфраструктури і транспорту (MOLIT). Встановлено, що на ослаблення вібрації під час підземних вибухів впливають зміни в підземному об'ємному просторі, але не зміни в обсягах заряду тротилу. Наукова новизна. Науково встановлено і доведено, що зі збільшенням об’єму підземної порожнини знижується рівень вібрацій і тим рівномірніше відбувається їх згасання. Практична значимість. Застосування пінополістиролу для моделювання підземної порожнини під час вибухових робіт не доцільно, однак, його можна використовувати в якості середовища для моделювання ґрунтів з низьким опором.Цель. Изучение параметров распространения вибраций в грунте, вызванных давлением во время наземных и подземных взрывов. Исследование особенностей использования пенополистирола в качестве среды моделирования, которая выполняет роль пустот во время взрыва. Методика. Разработаны 3 экспериментальных установки для отражения взрывных работ на земле, подземных и подземных взрывов с использованием пенополистирола вместо открытой пустоты. Характеристики распространения вибрации были измерены в серии наземных и подземных взрывных экспериментов с использованием переменных величин заряда тротила (0.72, 1.44 и 2.88 кг) и подземных объемных пространств (1, 2 и 4 м3). Проведен регрессионный анализ для получения уравнения характеристики распространения вибрации взрыва в открытой среде. Для измерения вибрации во время каждого из взрывных экспериментов устанавливали виброметр. Результаты. Регрессионный анализ на основе экспериментальных данных позволил сделать вывод о том, что уровень вибраций был ниже и вибрации затухали быстрее во время подземных взрывов по сравнению с наземными. Определено, что при подземных взрывных работах с использованием пенополистирола его слой действовал как среда с низким импедансом. Установлено, что уровень вибрации и результаты затухания, оцененные в этом исследовании для взрывных работ на земле, соответствовали результатам уравнения оценки вибрации Министерства земли, инфраструктуры и транспорта (MOLIT). Установлено, что на ослабление вибрации во время подземных взрывов влияют изменения в подземном объемном пространстве, но не изменения в объемах заряда тротила. Научная новизна. Научно установлено и доказано, что с увеличением объема подземной полости снижается уровень вибраций и тем равномернее происходит их затухание. Практическая значимость. Применение пенополистирола для моделирования подземной полости во время взрывных работ не целесообразно, однако, его можно использовать в качестве среды для моделирования грунтов с низким импедансом.I would like to thank the Republic of Korea ARMY for supporting the experiment

A Potts model for the distortion transition in LaMnO3_3

The Jahn-Teller distortive transition of \lmo is described by a modified 3-state Potts model. The interactions between the three possible orbits depends both on the orbits and their relative orientation on the lattice. Values of the two exchange parameters which are chosen to give the correct low temperature phase and the correct value for the transition temperature are shown to be consistent with microscopy theory. The model predicts a first order transitions and also a value for the entropy above the transition in good agreement with experiment. The theory with the same parameters also predicts the temperature dependence of the order parameter of orbital ordering agreeing well with published experimental results. Finally, the type of the transition is shown to be close to one of the most disordered phases of the generalised Potts model. The short range order found experimentally above the transition is investigated by this model.Comment: 16 pages, 7 figures and no tables. Re-submitted to Phys. Rev.

Experimental research into the effect of some operation factors and rock properties on the rate of penetration

Purpose. The purpose of this research is to investigate the effect of weight on bit (WOB), rotary speed (RPM), and some rock properties on the rate of penetration (ROP). Methods. Four types of rock were collected from different sites in the south of Egypt (Aswan sandstone, Isawya limestone, Assiut limestone, and Minya marble). These tested samples were drilled by diamond core bit using a fixed laboratory diamond drilling machine under conditions (400 and 1200 rpm), and loads from 12 to 220 kg. WOB, ROP, torque (T) and specific energy (SE) were continuously observed during the drilling trials. The effect of these factors on ROP were examined. Water is used as a flushing and cooling medium. Findings. The effect of some operation factors on the penetration rate regarding mineral composition and different rock type was evaluated and the general equation was carried out to predict the suitable operation factor which gives the best penetration Rate. Originality. The effect of some operation factors on the penetration rate regarding mineral composition and different rock type was evaluated and the general equation was carried out to predict the suitable operation factor which gives the best penetration Rate. Practical implications. The Results demonstrated that ROP was inversely proportional to compressive strength (CS), tensile strength (TS), and density. It was also found that Aswan sandstone, Isawya limestone, Assiut limestone, and Minya marble have CS 111.94 MPa, 131.22 MPa, 125.0 MPa, and 502.5 MPa respectively. Was established that ROP was directly proportional to porosity. Increasing ROP in case of Aswan sandstone is associated with increase in porosity – 23.158%, and in case of Assiut limestone and Isawya limestone ROP is also associated with an increase in porosity – 19.9% and 17.93% respectively. Decreasing ROP in case of Minya marble is associated with decrease in porosity – 2.314%. So, we concluded that marble has lower ROP due to its higher CS, TS, and density and lower porosity than other tested rocks.Мета. Вивчення впливу комплексу основних експлуатаційних параметрів і ряду фізико-механічних властивостей порід на швидкість буріння в умовах різних родовищ Південного Єгипту. Методика. Були відібрані 4 типи порід з різних районів на півдні Єгипту (Асуанської піщаник, вапняк Ісав, Ассіутскій вапняк і мармур Міньї). Експериментальні зразки отримано на стаціонарній лабораторній буровій установці з алмазним долотом при швидкостях обертання 400 і 1200 об/хв та при навантаженнях від 12 до 220 кг. Під час експериментів постійно вимірювалися навантаження на долото, частота обертання, крутний момент на долоті й питома енергія, а також досліджувався вплив цих факторів на швидкість буріння. Як розчин для промивання і охолоджуючий агент використовувалася вода. Результати. Встановлено залежності швидкості буріння від навантаження на долото, питомої енергії та частоти обертання і питомої енергії. Виявлено, що для всіх чотирьох типів породи швидкість буріння збільшується з ростом навантаження на долото, в той час як питома енергія зменшується з ростом швидкості буріння. Розроблено ефективний спосіб прогнозування продуктивності бурової установки. Встановлено, що швидкість буріння обернено пропорційна міцності на стиск, міцності на розтягнення й щільності, а також змінюється прямо пропорційно пористості. Визначено, що менша швидкість буріння мармуру пов’язана з великими значеннями міцності на стиск, розтяг і щільність, а також з меншою пористістю у порівнянні з іншими досліджуваними породами. Наукова новизна. Встановлено нові закономірності взаємозв’язку експлуатаційних параметрів буріння з урахуванням різного типу породи (пісковик, вапняк, мармур) та її мінерального складу, а також обґрунтовано головну умову експлуатаційного фактору, який забезпечує оптимальну швидкість буріння. Практична значимість. Отримані результати дозволяють вибирати оптимальні параметри і режими буріння в процесі розвідки умов залягання родовищ Південного Єгипту, їх мінерального вмісту та стратиграфічних особливостей. Результати будуть корисними для проектних організацій, наукових інститутів з геології й розвідки, а також гірничих підприємств.Цель. Изучение влияния комплекса основных эксплуатационных параметров и ряда физико-механических свойств пород на скорость бурения в условиях пород различных месторождений Южного Египта. Методика. Были отобраны 4 типа пород из различных районов на юге Египта (Асуанский песчаник, известняк Исавии, Ассиутский известняк и мрамор Миньи). Экспериментальные образцы получены на стационарной лабораторной буровой установке с алмазным долотом при скоростях вращения 400 и 1200 об/мин и при нагрузках от 12 до 220 кг. Во время экспериментов постоянно измерялись нагрузки на долото, частота вращения, крутящий момент на долоте и удельная энергия, а также и исследовалось влияние этих факторов на скорость бурения. В качестве промывочного раствора и охлаждающего агента использовалась вода. Результаты. Установлены зависимости скорости бурения от нагрузки на долото, удельной энергии и частоты вращения и удельной энергии. Выявлено, что для всех четырех типов породы скорость бурения увеличивается с ростом нагрузки на долото, в то время как удельная энергия уменьшается с ростом скорости бурения. Разработан эффективный способ прогнозирования производительности буровой установки. Установлено, что скорость бурения обратно пропорциональна прочности на сжатие, прочности на растяжение и плотности, а также изменяется прямо пропорционально пористости. Определено, что меньшая скорости бурения мрамора связана с большими значениями прочности на сжатие, растяжение и плотности, а также с меньшей пористостью по сравнению с другими исследуемыми породами. Научная новизна. Получены новые закономерности взаимосвязи эксплуатационных параметров бурения с учетом различного типа породы (песчаник, известняк, мрамор) и ее минерального состава, а также обосновано главное условие эксплуатационного фактора, который обеспечивает оптимальную скорость бурения. Практическая значимость. Полученные результаты позволяют выбирать оптимальные параметры и режимы бурения в процессе разведки условий залегания месторождений Южного Египта, их минерального содержание и стратиграфических особенностей. Результаты будут полезными для проектных организаций, научных институтов по геологии и разведке, а также горных предприятий.Our sincere gratitude for Mining and Metallurgical Engineering Dept. Faculty of Engineering, Assiut, Egypt for invaluable assistance to upgrade and guidance to completed this article

Numerical investigation of laminar flow in micro-tubes with designed surface roughness

This paper was presented at the 3rd Micro and Nano Flows Conference (MNF2011), which was held at the Makedonia Palace Hotel, Thessaloniki in Greece. The conference was organised by Brunel University and supported by the Italian Union of Thermofluiddynamics, Aristotle University of Thessaloniki, University of Thessaly, IPEM, the Process Intensification Network, the Institution of Mechanical Engineers, the Heat Transfer Society, HEXAG - the Heat Exchange Action Group, and the Energy Institute.Recently, there has been a rapid growth in applications that deal with fluid flow at micro-scale where surface roughness is a real feature in these applications. Published literature shows conflicting findings regarding the effect of surface roughness on the friction factor of laminar flow at micro-scale. The understanding of fluid flow behavior in micro-tubes is very important for effective design of micro-fluidic devices. This work presents a numerical investigation of the effect of various surface roughness geometries on friction factor in fluid flow in the laminar regime. Results indicate that surface roughness causes deviation of the frictional factor from conventional theory with various values depending on the height and shape of the roughness used

Low Cost Heart Rate Monitor Using Led-Led Sensor

A high sensitivity, low power and low cost sensor has been developed for photoplethysmography (PPG) measurement. The PPG principle was applied to follow the dilatation and contraction of skin blood vessels during the cardiac cycle. A standard light emitting diodes (LEDs) has been used as a light emitter and detector, and in order to reduce the space, cost and power, the classical analogue-to-digital converters (ADCs) replaced by the pulse-based signal conversion techniques. A general purpose microcontroller has been used for the implementation of measurement protocol. The proposed approach leads to better spectral sensitivity, increased resolution, reduction in cost, dimensions and power consumption. The basic sensing configuration presented is capable of detecting the PPG signal from a finger or toe, and it is very simple to extract the heart rate and heart rate variability from such a signal

Theory of magnetism with temporal disorder applied to magnetically doped ZnO

A dynamic model of the asymmetric Ising glass is presented: an Ising model with antiferromagnet bonds with probabilities q arranged at random in a ferromagnetic matrix. The dynamics is introduced by changing the arrangement of the antiferromagnetic bonds after n Monte Carlo steps but keeping the same value of q and spin configuration. In the region where there is a second order transition between the ferromagnetic and paramagnetic states the dynamic behaviour follows that expected for motional narrowing and reverts to the static behaviour only for large n. There is a different dynamic behaviour where there is a first order transition between the ferromagnetic and spin glass states where it shows no effects of motional narrowing. The implications of this are discussed. This model is devised to explain the properties of doped ZnO where the magnetisation is reduced when the exchange interactions change with time.Comment: Paper was presented at MMM 2008 and is accepted for publication in J.A.