The exponential flow law applied to necking and folding of a ductile layer

The uniaxial exponential law, , has been applied to experimental results for steady-state creep, including that of wet and dry olivine, pyroxenite and carbonates, at a deviatoric stress greater than ∼100 MPa. Such stress levels likely occur in the upper-mantle lithosphere and middle crust. In a layered rock, in layer-parallel extension or shortening, high deviatoric stress can occur in the stiffest layers, for example, a dolomite layer in fine-grained marble. Under assumptions of isotropy and incompressibility, the uniaxial law yields where J2 = sijsij/2 is an invariant of the deviatoric stress tensor, sij. Linearization about a homogeneous basic-state of flow yields equations identical in form to those obtained for the familiar power law. This establishes expressions for an effective viscosity, and stress exponent, , where is an invariant of the basic-state deformation rate, . These results allow application of existing analytical folding and necking solutions for a rock layer of power-law fluid to a rock layer with an exponential flow law. The effective stress exponent for the exponential flow law increases with decreasing temperature, through the dependence of C on the latter and, weakly, with increasing deformation rate. For dry olivine, effective stress exponents are between 10 and 30 for temperatures between 400 and 600°C with little dependence on deformation rate. Finite element simulations employing full non-linear forms of the flow laws show that large strain necking is nearly identical for power law and exponential flow laws. The results suggest that the instability in necking and folding in ductile rock layers can be considerably stronger than inferred from results based on flow laws representing diffusion and dislocation creep. The large values of the effective stress exponent, ne > ∼15, that may be attained for exponential flow laws can account for observed outcrop-scale ductile neckin

Prozessorientierte Analyse von konstruktiven Problemlöseprozessen auf Basis von Eye-Tracking-Aufnahmen

ZusammenfassungKonstruktives Problemlösen ist eine spezifische Form des Problemlösens und eine wichtige handlungsorientierte Lernmethode im allgemeinbildenden Technikunterricht. Die damit verbundenen individuellen konstruktiven Problemlösungsprozesse sind auf der Ebene von Schülerinnen und Schülern empirisch schwer zu erfassen und bisher so gut wie unerforscht. Mithilfe mobiler Eye-Tracking-Brillen lassen sich sowohl Daten über die Informationsaufnahme als auch über die ausgeführten Handlungen eines Probanden im Detail erfassen. In Anlehnung an die Informationsverarbeitende ACT-R Theorie von J. R. Anderson und unter der Berücksichtigung von Konstruktionsphasen wurde eine neue Analysemethodik entwickelt, mit der die Lösungsprozesse von 14 Schülern analysiert und die drei Lösungsstrategien: Praktisch-orientierte, theoretisch-orientierte sowie Mischstrategie qualitativ ermittelt wurden.Schlüsselwörter: Konstruieren, Problemlösen, Lösungsstrategien, Eye-Tracking-Aufnahmen___________Process-oriented analysis of engineering-design problem solving processes based on the eye-tracking recordingAbstractEngineering-design problem solving is a specific form of problem solving and an important action-oriented learning method in technology education in general schools. The individual, engineering-design problem-solving processes at the level of pupils are empirically difficult to explore and therefore they are so far almost not researched. Using mobile eye-tracking glasses the data about the perception of information as well as the actions of a subject can be captured. Following the ACT-R theory from J. R. Anderson and considering engineering design phases, a new analytical methodology was developed. The method was used to analyze the solution processes of 14 students and qualitatively determine the three solution strategies: practical-oriented, theoretical-oriented and mixed strategy.Keywords: Engineering-design problems, problem solving, solving strategy, eye-tracking recording

Energiemündigkeit von Schülerinnen und Schülern am Ende der Sekundarstufe I - Konzeptionalisierung eines Modells zur Energiemündigkeit und Entwicklung eines darauf basierenden Testwerkzeugs

Die technische Energienutzung ist ein elementares Schlüsselproblem der Menschheit. Entsprechend ist eine Bildung zur Energiemündigkeit unbestritten von großer Bedeutung für eine Teilhabe an der gesellschaftlichen Entwicklung. Zur Beschreibung des komplexen Konstrukts Energiemündigkeit wurde eine Modellvorstellung auf Basis systemtheoretischer Konzepte entwickelt, die sowohl kognitive und affektive Wissenskomponenten einer Person als auch systematisch situative Anwendungskontexte, in denen sich Wissen entfalten kann, mit berücksichtigt. Aus dem Modell wurde ein reliables und valides Testinstrument abgeleitet. In einer ersten Studie bearbeiteten 305 Schüler am Ende der Sekundarstufe I den Test. Hohe Werte im affektiven Bereich deuten darauf hin, dass die Schüler ein Bewusstsein für Energieprobleme haben. Niedrige Werte im kognitiven Teil legen hingegen nahe, dass die Schüler durch Misskonzepte und unzureichendes Wissen, nur eingeschränkt am gesell-schaftlichen Energiediskurs teilnehmen können.Schlüsselwörter: Energiebildung, Energiemündigkeit, Sekundarstufe I, Testentwicklun

Die Entwicklung des technischen Systemdenkens im Übergang von der Primar- zur Sekundarstufe

ZusammenfassungWelche grundlegenden technischen Denkweisen im Sachunterricht erlernt werden und wie sich diese in der Sekundarstufe weiterentwickeln, ist bisher weitgehend unerforscht. Am exemplarischen technischen System Wasserkraftwerk wird in einem querschnittlichen Vergleich untersucht, wie sich das technische Systemdenken von Schüler/-innen am Ende der Primarstufe in Klasse 7 der Gesamtschule weiterentwickelt. Zur Erfassung wird in Anlehnung an die Strukturlegetechnik von D. Wahl (2013) ein neuartiges Erhebungsinstrument entwickelt. Im Ergebnis zeigt sich ein moderater Zuwachs des technischen Systemdenkens, der dem Lernzuwachs eines Schuljahres entspricht. Bei der Entwicklung des Systemdenkens im Detail zeigen sich deutliche Unterschiede bei der Anwendung in unterschiedlichen Teilgebieten und der Art der Denkprozesse.Schlüsselwörter: Technisches Systemdenken, Entwicklung, Sachunterricht___________The Development of Technical System Thinking in the Transition of Elementary to Secondary SchoolAbstractWhich technical way of thinking pupils basically learn in elementary schools and how this thinking develops in secondary schools are widely unresearched until now. With this in mind, we investigated pupils’ way of thinking about the technical system hydropower plant in a cross-sectional comparison of pupils at the end of elementary school in grade 4 and grade 7 in secondary school. Therefore, we develop a new test instrument based on the structure formation technique of D. Wahl (2013) to gather pupils’ way of thinking. The results show a moderate increase in pupils’ technical way of thinking comparable with the increase in knowledge of one school year. However, in detail there are significant differences in the development of system thinking for the application in different subcategories and the way of thinking.Keywords: Technical system thinking, development, general studies (Sachunterricht

Erforschung der Unterschiede zwischen erfolgreichen und weniger erfolgreichen Schüler/-innen beim Bearbeiten konstruktiver Probleme auf Basis der Analyse von Eye-Tracking Daten

In diesem Beitrag wurden Unterschiede zwischen erfolgreichen und weniger erfolgreichen Schüler/-innen der Sekundarstufe I beim Bearbeiten konstruktiver Probleme auf Ba-sis der Analyse von Eye-Tracking Daten mit dem Ziel der Generierung von Hypothesen erforscht. Dafür wurde die gesamte Stichprobe mithilfe des modifizierten Mediansplits künstlich in erfolg-reiche und weniger erfolgreiche Schüler/-innen dichotomisiert und die abhängigen Variablen: Re-lative Fixationsdauer, relative Fixationshäufigkeit, Fixationshäufigkeit pro Zeit sowie relative Suchfixations- und Verarbeitungsfixationshäufigkeit für die beiden Gruppen analysiert. Die Er-gebnisse zeigen, dass die erfolgreichen Schüler/-innen sich in allen untersuchten abhängigen Va-riablen von den weniger erfolgreichen unterscheiden. Daraufhin konnten 16 prozessbezogene Hy-pothesen generiert werden

The retrocolic fascial system revisited for right hemicolectomy with complete mesocolic excision based on anatomical terminology: do we need the eponyms Toldt, Gerota, Fredet and Treitz?

Aim Right hemicolectomy with complete mesocolic excision (CME) requires the removal of an intact mesocolic envelope. The study aimed to determine, on the basis of macroscopic and microscopic anatomical studies, the optimal surgical dissection planes for CME to preserve fascial integrity. Unequivocal anatomical nomenclature was applied to describe the retrocolic fascial system and compared to frequently used eponyms (Toldt, Gerota, Fredet, Treitz). Method Stepwise macroscopic dissections, cross-section studies and histological analysis were performed on body donors to identify the components of the retrocolic fascial system. Based on these anatomical findings, the optimal surgical dissection planes for CME were validated in laparoscopic training courses on body donors and in robot-assisted surgical procedures in patients. Results The mesocolic tissue and lymphovascular pedicles were enveloped by the ventral and dorsal mesocolic leaf (mesocolic fascia). The mesocolic fascia was attached to the parietal peritoneal fascia ('fascia of Toldt') along the parieto-mesocolic interface, and further cranially to the pre-duodenopancreatic fascia along the mesocolic-duodenopancreatic interface ('space of Fredet'). Dorsally, the parietal peritoneal fascia was separated from the anterior renal fascia ('fascia of Gerota') by the parieto-renal interface. Dissection along this interface in front of the anterior renal fascia followed by incision of the parietal peritoneal fascia at the duodenal border and opening the mesocolic-duodenopancreatic interface yielded the best macroscopic appearance of specimens and was considered optimal for CME. Conclusion The retrocolic fascial system as well as the surgical dissection planes for CME can be described by clearly defined anatomical terms rather than potentially confusing eponyms

Brain region-specific amyloid plaque-associated myelin lipid loss, APOE deposition and disruption of the myelin sheath in familial Alzheimer\u27s disease mice

There is emerging evidence that amyloid beta (A beta) aggregates forming neuritic plaques lead to impairment of the lipid-rich myelin sheath and glia. In this study, we examined focal myelin lipid alterations and the disruption of the myelin sheath associated with amyloid plaques in a widely used familial Alzheimer\u27s disease (AD) mouse model; 5xFAD. This AD mouse model has A beta(42) peptide-rich plaque deposition in the brain parenchyma. Matrix-assisted laser desorption/ionization imaging mass spectrometry of coronal brain tissue sections revealed focal A beta plaque-associated depletion of multiple myelin-associated lipid species including sulfatides, galactosylceramides, and specific plasmalogen phopshatidylethanolamines in the hippocampus, cortex, and on the edges of corpus callosum. Certain phosphatidylcholines abundant in myelin were also depleted in amyloid plaques on the edges of corpus callosum. Further, lysophosphatidylethanolamines and lysophosphatidylcholines, implicated in neuroinflammation, were found to accumulate in amyloid plaques. Double staining of the consecutive sections with fluoromyelin and amyloid-specific antibody revealed amyloid plaque-associated myelin sheath disruption on the edges of the corpus callosum which is specifically correlated with plaque-associated myelin lipid loss only in this region. Further, apolipoprotein E, which is implicated in depletion of sulfatides in AD brain, is deposited in all the A beta plaques which suggest apolipoprotein E might mediate sulfatide depletion as a consequence of an immune response to A beta deposition. This high-spatial resolution matrix-assisted laser desorption/ionization imaging mass spectrometry study in combination with (immuno) fluorescence staining of 5xFAD mouse brain provides new understanding of morphological, molecular and immune signatures of A beta plaque pathology-associated myelin lipid loss and myelin degeneration in a brain region-specific manner