Surge damping analysis in pipe systems: modelling and experiments

The current study focuses on the analysis of pressure surge damping in single pipeline systems generated by a fast change of flow, conditions. A dimensionless form of pressurised transient flow equations was developed. presenting the main advantage of being independent of the system characteristics. In lack of flow velocity profiles. the unsteady friction in turbulent regimes is analysed based on two new empirical corrective-coefficients associated with local and convective acceleration terms. A new, surge damping approach is also presented taking into account the pressure peak time variation. The observed attenuation effect in the pressure wave for high deformable pipe materials can be described by a combination of the non-elastic behaviour of the pipe-wall with steady and unsteady friction effects. Several simulations and experimental tests have been carried out. in order to analyse the dynamic response of single pipelines with different characteristics, such as pipe materials. diameters. thickness. lengths and transient conditions.

Dimensionless analysis of constrained damping treatments

One of the most effective ways of controlling vibrations in plate or beam structures is by means of constrained viscoelastic damping treatments. Contrary to the unconstrained configuration, the design of constrained and integrated layer damping treatments is multifaceted because the thickness of the viscoelastic layer acts distinctly on the two main counterparts of the strain energy the volume of viscoelastic material and the shear strain field. In this work, a parametric study is performed exploring the effect that the design parameters, namely the thickness/length ratio, constraining layer thickness, material modulus, natural mode and boundary conditions have on these two counterparts and subsequently, on the treatment efficiency. This paper presents five parametric studies, namely, the thickness/length ratio, the constraining layer thickness, material properties, natural mode and boundary conditions. The results obtained evidence an interesting effect when dealing with very thin viscoelastic layers that contradicts the standard treatment efficiency vs. layer thickness relation; hence, the potential optimisation of constrained and integrated viscoelastic treatments through the use of properly designed thin multilayer configurations is justified. This work presents a dimensionless analysis and provides useful general guidelines for the efficient design of constrained and integrated damping treatments based on single or multi-layer configurations. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Optimal design for active damping in sandwich structures using the Direct MultiSearch method

This paper addresses the problem of optimal positioning of surface bonded piezoelectric patches in sandwich plates with viscoelastic core and laminated face layers. The objective is to maximize a set of modal loss factors for a given frequency range using multiobjective topology optimization. Active damping is introduced through co-located negative velocity feedback control. The multiobjective topology optimization problem is solved using the Direct MultiSearch Method. An application to a simply supported sandwich plate is presented with results for the maximization of the first six modal loss factors. The influence of the finite element mesh is analyzed and the results are, to some extent, compared with those obtained using alternative single objective optimization. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Conceção e construção de um simulador de controlo de vibrações

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Capillary bridging and long-range attractive forces in a mean-field approach

When a mixture is confined, one of the phases can condense out. This condensate, which is otherwise metastable in the bulk, is stabilized by the presence of surfaces. In a sphere-plane geometry, routinely used in atomic force microscope and surface force apparatus, it, can form a bridge connecting the surfaces. The pressure drop in the bridge gives rise to additional long-range attractive forces between them. By minimizing the free energy of a binary mixture we obtain the force-distance curves as well as the structural phase diagram of the configuration with the bridge. Numerical results predict a discontinuous transition between the states with and without the bridge and linear force-distance curves with hysteresis. We also show that similar phenomenon can be observed in a number of different systems, e.g., liquid crystals and polymer mixtures. (C). 2004 American Institute of Physics.

Optimal design for active damping in sandwich structures using the Direct MultiSearch method

This paper addresses the problem of optimal positioning of surface bonded piezoelectric patches in sandwich plates with viscoelastic core and laminated face layers. The objective is to maximize a set of modal loss factors for a given frequency range using multiobjective topology optimization. Active damping is introduced through co-located negative velocity feedback control. The multiobjective topology optimization problem is solved using the Direct MultiSearch Method. An application to a simply supported sandwich plate is presented with results for the maximization of the first six modal loss factors. The influence of the finite element mesh is analyzed and the results are, to some extent, compared with those obtained using alternative single objective optimization.

The portuguese insurance industry: basis for strategic process decision

Nowadays, the Portuguese insurance industry operates in a market with a much more aggressive structure than a few decades ago. Markets and the economy have become globalised since the last decade of the 20th century. Market forces have gradually shifted – power is now mainly on the demand side. In order to meet the new requirements, the insurance industry must develop a strong strategic ability to respond to constant changes of the new international economic order.One of the basic aspects of this strategic development will focus on the ability to predict the future. We introduce the subject by briefly describing the sector, its organisational structure in the Portuguese market, and challenges arising from the development of the European Union. We then analyse the economic and financial structure of the sector. From this point of view, we aim at the possibility of designing models that could explain the demand for insurance, claims and technical reserves evolution. Such models, (even if based on the past), would resolve, at least partly, one of the greatest difficulties experienced by insurance companies when estimating the budget. Thus, we examine the existence of variables that explain the previous points, which are capable of forming a basis for designing models that are simple but efficient, and can be used for strategic planning.

Surgical correction of scoliosis: Numerical analysis and optimization of the procedure

A previously developed model is used to numerically simulate real clinical cases of the surgical correction of scoliosis. This model consists of one-dimensional finite elements with spatial deformation in which (i) the column is represented by its axis; (ii) the vertebrae are assumed to be rigid; and (iii) the deformability of the column is concentrated in springs that connect the successive rigid elements. The metallic rods used for the surgical correction are modeled by beam elements with linear elastic behavior. To obtain the forces at the connections between the metallic rods and the vertebrae geometrically, non-linear finite element analyses are performed. The tightening sequence determines the magnitude of the forces applied to the patient column, and it is desirable to keep those forces as small as possible. In this study, a Genetic Algorithm optimization is applied to this model in order to determine the sequence that minimizes the corrective forces applied during the surgery. This amounts to find the optimal permutation of integers 1, ... , n, n being the number of vertebrae involved. As such, we are faced with a combinatorial optimization problem isomorph to the Traveling Salesman Problem. The fitness evaluation requires one computing intensive Finite Element Analysis per candidate solution and, thus, a parallel implementation of the Genetic Algorithm is developed.

Percolation of colloids with distinct interaction sites

We generalize the Flory-Stockmayer theory of percolation to a model of associating (patchy) colloids, which consists of hard spherical particles, having on their surfaces f short-ranged-attractive sites of m different types. These sites can form bonds between particles and thus promote self-assembly. It is shown that the percolation threshold is given in terms of the eigenvalues of a m x m matrix, which describes the recursive relations for the number of bonded particles on the ith level of a cluster with no loops; percolation occurs when the largest of these eigenvalues equals unity. Expressions for the probability that a particle is not bonded to the giant cluster, for the average cluster size and the average size of a cluster to which a randomly chosen particle belongs, are also derived. Explicit results for these quantities are computed for the case f = 3 and m = 2. We show how these structural properties are related to the thermodynamics of the associating system by regarding bond formation as a (equilibrium) chemical reaction. This solution of the percolation problem, combined with Wertheim's thermodynamic first-order perturbation theory, allows the investigation of the interplay between phase behavior and cluster formation for general models of patchy colloids.

Projecto de execução de fundações e estruturas de uma ponte em betão armado pré-esforçado

Este Trabalho refere-se ao Projecto de Execução de Fundações e Estruturas de uma Ponte Rodoviária em betão armado pré-esforçado, realizado no âmbito do Trabalho Final de Mestrado em Engenharia Civil – Especialização em Estruturas, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. O Projecto de Execução é composto de Peças Escritas e Peças Desenhadas. Nas Peças Escritas estão incluídos: Memória Justificativa e Descritiva; Cálculos Justificativos e Anexos. A ponte é composta por dois tabuleiros paralelos com 10,28m de largura cada um e afastados entre si de 0,10m. A obra é constituída de 8 tramos; os tramos correntes com 31m de comprimento e os tramos extremos com 25 e 20m de comprimento, perfazendo um comprimento total de 231m. A obra foi parcialmente isolada dos sismos pela introdução, em todos os pilares, de aparelhos de apoio de elevado amortecimento sísmico do tipo HDRB (High Damping Rubber Bearings). Encontram-se particularmente discriminadas e detalhadas neste projecto as seguintes situações: - Cálculo do Pré-esforço e respectivas perdas; - Acção das sobrecargas rodoviárias; - Diferença de comportamento da obra na entrada em serviço e no longo prazo; - Análise sísmica e do isolamento sísmico; - Estudo dos efeitos diferidos: retracção e fluência. Tendo as abordagens de cálculo e as verificações de segurança seguido a regulamentação nacional em vigor, nomeadamente RSA e REBAP, foi no entanto feita uma aproximação às regras do “Capacity Design” previstas no EC8, em que se privilegia a actuação do projectista sobre o comportamento da estrutura, procurando uma resposta não linear da mesma, visando garantir que: - A rotura não ocorrerá nos elementos de fundação; - Nos pilares a dissipação de energia se faz através de rótulas plásticas, evitando-se roturas associadas a esforços transversos. A aplicação destas regras neste Projecto demonstrou haver um agravamento substancial na definição dos esforços a que devem resistir alguns dos componentes da estrutura, designadamente os pilares e as fundações, originando soluções de secções de betão e armaduras bem mais exigentes do que aqueles que resultariam da simples verificação de segurança, pela comparação entre esforços actuante e esforços resistentes “secção a secção”, imposta pela actual regulamentação nacional.

Cidade digital

A Resolução do Conselho de Ministros n.º 120/2008, de 30 de Julho, definiu como prioridade estratégica para o País, no sector das comunicações electrónicas, a promoção do investimento em redes de nova geração. Com o objectivo de dar execução às orientações estratégicas estabelecidas, o Decreto -Lei n.º 123/2009, de 21 de Maio, veio estabelecer um conjunto de obrigações aplicáveis ao Estado, às Regiões Autónomas, às autarquias locais, empresas públicas, concessionárias e, genericamente, às entidades que detenham infra-estruturas que se integrem em domínio público, de forma a garantir a todas empresas de comunicações electrónicas, o acesso às infra-estruturas aptas ao alojamento de redes de comunicações electrónicas. Em Portugal, o caminho a ser traçado até as redes de nova geração passa pela, abertura eficaz e não discriminatória de todas as condutas e outras infra-estruturas aptas ao alojamento de redes de comunicações electrónicas, elaboração de regras técnicas aplicáveis às infra-estruturas de telecomunicações em loteamentos, urbanizações e conjuntos de edifícios, adopção de soluções que eliminem ou atenuem as barreiras verticais à instalação de fibra óptica e que evitem a monopolização do acesso aos edifícios pelo primeiro operador. Neste âmbito, excluem-se, pela sua especial natureza e fins a que estão afectas, as redes privativas dos órgãos políticos de soberania, do Ministério da Defesa Nacional, das forças e serviços de segurança, de emergência e de protecção civil. Assim, este trabalho visa apresentar procedimentos aplicáveis às infra-estruturas de telecomunicações para elaboração de um cadastro de todas as infra-estruturas, públicas e privadas, aptas ao alojamento de redes de comunicações electrónicas, e propor instruções técnicas para as condições e direitos de acesso, construção e intervenção sobre estas infra-estruturas.

Esforços hidrodinâmicos em comportas verticais (Downpull)

O downpull é uma força gerada pelo efeito do escoamento em comportas planas com estanquidade a jusante e pode condicionar, de forma determinante, o dimensionamento do órgão de manobra e a preponderância de fecho de uma comporta vertical em condições de emergência. Neste trabalho é desenvolvido um modelo de cálculo analítico para a obtenção do downpull e um modelo de simulação numérica com Computational Fluid Dynamics (CFD). O modelo analítico desenvolvido foi exposto numa folha de cálculo e permite a obtenção de resultados em poucos minutos, factor essencial sob o ponto de vista económico. O modelo em CFD tem como principal objectivo a validação do modelo analítico. Sendo um modelo mais complexo e dispendioso em termos de tempo despendido, apenas poderá ser utilizado em situações pontuais que exijam um maior rigor nos resultados obtidos.

Utilização dos eurocódigos na construção metálica

Os Eurocódigos estruturais são um conjunto de normas técnicas que têm como objectivo abranger o projecto e verificação de qualquer tipo de construção para os países membros da União Europeia. O objectivo deste trabalho é sistematizar todos os procedimentos que estão presentes nos Eurocódigos e que são aplicáveis, de uma forma geral, à construção metálica. Foi feito o desenvolvimento de uma solução estrutural para o caso concreto de uma estrutura metálica de uma ponte rolante com o objectivo de se fazer o levantamento dos normativos estabelecidos para o projecto de estruturas metálicas. Este trabalho foi desenvolvido considerando fundamentalmente três Eurocódigos. O Eurocódigo 0 que estabelece o princípio e bases para o projecto de estruturas, o Eurocódigo 1 que define as acções em estruturas e o Eurocódigo 3 que estabelece as regras gerais, de verificação ao fogo, de projecto de ligações e de verificação à fadiga. O trabalho desenvolvido consistiu em projectar a estrutura metálica da ponte rolante considerada e para tal foram feitos os seguintes passos. - Determinação das acções na estrutura e das situações de projecto; - Projecto da estrutura considerando a verificação de cedência ou deformação excessiva dos seus elementos; - Projecto da estrutura considerando a perda de equilíbrio estático da estrutura; - Projecto da estrutura considerando a verificação da sua resistência ao fogo; - Projecto das ligações aparafusadas; - Verificação da resistência à fadiga.

On the concept of endogenous volatility

Most financial and economic time-series display a strong volatility around their trends. The difficulty in explaining this volatility has led economists to interpret it as exogenous, i.e., as the result of forces that lie outside the scope of the assumed economic relations. Consequently, it becomes hard or impossible to formulate short-run forecasts on asset prices or on values of macroeconomic variables. However, many random looking economic and financial series may, in fact, be subject to deterministic irregular behavior, which can be measured and modelled. We address the notion of endogenous volatility and exemplify the concept with a simple business-cycles model.

DRhoGEF2 regulates cellular tension and cell pulsations in the Amnioserosa during Drosophila dorsal closure

Coordination of apical constriction in epithelial sheets is a fundamental process during embryogenesis. Here, we show that DRhoGEF2 is a key regulator of apical pulsation and constriction of amnioserosal cells during Drosophila dorsal closure. Amnioserosal cells mutant for DRhoGEF2 exhibit a consistent decrease in amnioserosa pulsations whereas overexpression of DRhoGEF2 in this tissue leads to an increase in the contraction time of pulsations. We probed the physical properties of the amnioserosa to show that the average tension in DRhoGEF2 mutant cells is lower than wild-type and that overexpression of DRhoGEF2 results in a tissue that is more solid-like than wild-type. We also observe that in the DRhoGEF2 overexpressing cells there is a dramatic increase of apical actomyosin coalescence that can contribute to the generation of more contractile forces, leading to amnioserosal cells with smaller apical surface than wild-type. Conversely, in DRhoGEF2 mutants, the apical actomyosin coalescence is impaired. These results identify DRhoGEF2 as an upstream regulator of the actomyosin contractile machinery that drives amnioserosa cells pulsations and apical constriction.