Optimization of magneto-electro-elastic composite structures using differential evolution

Magneto-electro-elastic structures are built from materials that provide them the ability to convert in an interchangeable way, magnetic, electric and mechanical forms of energy. This characteristic can therefore provide an adaptive behaviour to a general configuration elastic structure, being commonly used in association with any type of composite material in an embedded or surface mounted mode, or by considering the usage of multiphase materials that enable achieving different magneto-electro-elastic properties. In a first stage of this work, a few cases studies will be considered to enable the validation of the model considered and the influence of the coupling characteristics of this type of adaptive structures. After that we consider the application of a recent computational intelligence technique, the differential evolution, in a deflection profile minimization problem. Studies on the influence of optimization parameters associated to the problem considered will be performed as well as the adoption of an adaptive scheme for the perturbation factor. Results are also compared with those obtained using an enhanced particle swarm optimization technique. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Influência da longevidade da solução de Verhoeff na intensidade/especificidade das fibras elásticas, em material biológico de origem suína

As fibras elásticas são responsáveis pela elasticidade e flexibilidade dos tecidos. A técnica de Verhoeff é o método mais utilizado para demonstrar a presença destas fibras, corando-as de preto. A solução de Verhoeff é exclusivamente utilizada de um modo extemporâneo, no entanto, pela revisão da literatura verificou-se que a mesma poderia ter uma maior durabilidade. O presente estudo tem como principal objectivo determinar a longevidade da solução de Verhoeff. Utilizou-se material biológico de origem suína,fixado em formol neutro tamponado a 10% e incluído em parafina. Foi avaliado um total de 33 lâminas segundo critérios de intensidade e especificidade. Os resultados obtidos provam que o tempo tem influência sobre a referida solução, levando à perda de intensidade de coloração, não se tendo registado alterações significativas a nível de especificidade. Concluiu-se que a solução de Verhoeff pode não ser uma solução descartável, encontrando-se em perfeitas condições de utilização até às 48h de repouso.

Scaling of the elastic contribution to the surface free energy of a nematic liquid crystal on a sawtoothed substrate

We characterize the elastic contribution to the surface free energy of a nematic liquid crystal in the presence of a sawtooth substrate. Our findings are based on numerical minimization of the Landau-de Gennes model and analytical calculations on the Frank-Oseen theory. The nucleation of disclination lines (characterized by non-half-integer winding numbers) in the wedges and apexes of the substrate induces a leading order proportional to q ln q to the elastic contribution to the surface free-energy density, with q being the wave number associated with the substrate periodicity.

Avaliação da exposição de crianças a material particulado em suspensão

Este trabalho teve como principal objectivo caracterizar a exposição de crianças a partículas atmosféricas e aos elementos químicos que as constituem. Pretendeu-se também determinar as fontes e processos que afectam os níveis e composição das partículas em suspensão no ar ambiente e no interior de salas de aula de escolas do 1º ciclo localizadas no centro de Lisboa. Os efeitos das partículas atmosféricas na saúde humana manifestam-se sobretudo ao nível do aparelho respiratório, dependendo da sua composição química, e principalmente da sua dimensão. As partículas inaláveis (PM10) podem depositar-se nas unidades funcionais do sistema respiratório. O PM2,5 podem atingir os alvéolos pulmonares e penetrar no sistema circulatório. As crianças são um dos principais grupos de risco, visto que os seus órgãos e tecidos ainda estão em desenvolvimento, ficando mais susceptíveis à exposição de partículas. A recolha de material particulado foi realizada no ar ambiente recorrendo a um colector PARTISOL e no interior e exterior das escolas usando amostradores GENT. A concentração total de partículas em suspensão foi determinada por gravimetria. A caracterização química da matéria particulada foi efectuada por Análise por Activação com Neutrões (INAA) para a determinação da concentração dos elementos e por Cromatografia Iónica para a quantificação de iões solúveis em água. Em 2007, a concentração média anual de PM2,5 no Centro de Lisboa foi de 18µg/m3. Através da Análise de Componentes Principais e Regressão Multilinear verificou-se que a massa das partículas da fracção fina resulta essencialmente da produção de aerossóis secundários (35%) de uma fonte de cálcio (28%) e da emissão de poluentes por veículos motorizados (23%). No interior das escolas verificou-se que as concentrações de partículas são mais elevadas comparativamente com o ambiente exterior, principalmente no PM2,5-10 (74µg/m3). A ressuspensão de partículas causada pelas actividades desempenhadas no interior das salas e a suspensão de poeiras do solo transportada pelas crianças, são as principais causas apontadas. O Ca é o elemento maioritário no interior das escolas. Os resultados obtidos neste trabalho não excederam os limites estabelecidos pela Legislação Portuguesa.

Imunorreatividade em material histológico arquivado durante um, quatro e sete anos

Quando aplicada no âmbito da Anatomia Patológica, a imuno-histoquímica tem constituído um poderoso meio de identificação/caracterização de várias estruturas histológicas, permitindo delinear prognóstico e terapêutica para várias patologias. Tendo em conta que as amostras histológicas analisadas podem ser conservadas ao longo de vários anos, interessa avaliar a manutenção da antigenicidade ao longo do tempo, de forma a garantir a qualidade final da técnica quando aplicada em material de arquivo. Assim, o principal objetivo deste trabalho foi comparar a imunorreatividade do material histológico arquivado durante um, quatro e sete anos. Foi utilizado material histológico de próstata, pulmão e mama, no qual se procedeu à imunomarcação de citoqueratinas (Clones AE1/AE3), CD34 e proteína p63, por método de multímero/HRP no sistema Ventana BenchMark Ultra®. Foi realizado um ensaio com recuperação antigênica por alta temperatura (RAAT) e outro sem esta etapa. As imunomarcações (n=162) foram classificadas por três avaliadores independentes num escore quantitativo final (escala 0-100). O par média/desvio-padrão do escore final para os casos com sete anos foi de 69,06/19,05, para os casos com quatro anos foi de 66,47/20,73 e para os casos com um ano foi de 69,08/19,35, não se tendo encontrado diferenças estatisticamente significativas. Os casos sem RAAT obtiveram um par média/desvio-padrão de 54,90/17,00, enquanto os casos com RAAT obtiveram 81,50/11,60, o que revelou diferenças estatisticamente significativas (p=0,000). Para os casos em estudo conclui-se que o fator “tempo de arquivo” não está associado a alterações da imunorreatividade. A importância da RAAT na obtenção de imunomarcação de qualidade sai fortemente realçada. ABSTRACT - When applied within the framework of Pathology, immunohistochemistry has been a powerful means of identification/characterization of various histological structures, allowing to outline prognosis and therapy for various diseases. Given that the analyzed histological samples can be preserved for several years, it is interesting to assess the retention of antigenicity over time in order to ensure the quality of the final technique, when applied to stored material. Thus, the main objective of this study was to compare the immunoreactivity of the histological material archived for one, four and seven years. It was used histological material from prostate, lung and breast, in which it was performed the immunostaining of cytokeratins (clones AE1/AE3), CD34 and p63 protein by the method of multimer/HRP system on a Ventana BenchMark Ultra®. It was conducted a test with heat induced epitope retrieval (HIER) and another one without this step. The stained slides (n=162) were classified by three independent assessors using a quantitative score (scale 0-100). The pair mean/standard deviation of the score for cases with seven years was 69,06/19,05, for cases with four years was 66,47/20,73 and for cases with one year was 69,08/19,35, which did not revealed any statistically significant differences. The cases without HIER had a couple mean/standard deviation of 54.90/17.00 while the cases with HIER obtained 81.50/11.60, which revealed statistically significant differences (p=0.000). For this case study it was concluded that the factor archive period is not associated with changes in immunoreactivity. The importance of HIER in obtaining high quality immunostaining comes out strongly highlighted.

Multilayer Architectures Based on a-SiC:H Material: Tunable Wavelength Filters in Optical Processing Devices

The characteristics of tunable wavelength filters based on a-SiC:H multilayered stacked pin cells are studied both theoretically and experimentally. The optical transducers were produced by PECVD and tested for a proper fine tuning of the cyan and yellow fluorescent proteins emission. The active device consists of a p-i'(a-SiC:H)-n/p-i(a-Si:H)-n heterostructures sandwiched between two transparent contacts. Experimental data on spectral response analysis, current-voltage characteristics and color and transmission rate discrimination are reported. Cyan and yellow fluorescent input channels were transmitted together, each one with a specific transmission rate and different intensities. The multiplexed optical signal was analyzed by reading out, under positive and negative applied voltages, the generated photocurrents. Results show that the optimized optical transducer has the capability of combining the transient fluorescent signals onto a single output signal without losing any specificity (color and intensity). It acts as a voltage controlled optical filter: when the applied voltages are chosen appropriately the transducer can select separately the cyan and yellow channel emissions (wavelength and frequency) and also to quantify their relative intensities. A theoretical analysis supported by a numerical simulation is presented.

Juntas mecânicas em material compósito

O âmbito da presente tese é o estudo de juntas mecânicas em material compósito realizado com fibra de vidro. Os materiais compósitos são a solução procurada pela generalidade dos sectores da indústria, devido essencialmente à sua grande capacidade estrutural e à sua resistência mecânica específica, ou seja, a resistência mecânica versus peso ser em geral maior que nas ligações metálicas. O estudo efectuado neste trabalho é referente à delaminação presente na furação de materiais compósitos, sendo esta um dos problemas de maior gravidade, existente quando se realiza a furação do material. Este problema influência a integridade estrutural do material bem como a sua fiabilidade a longo prazo. Foram usados dois métodos de furação, o primeiro conhecido por furação convencional e o segundo habitualmente designado método KTH ou por furação orbital. Foi feita uma comparação entre estes dois métodos e verificado qual deles apresenta menor delaminação em torno do furo e melhor qualidade de furo. Conclui-se que a furação orbital apresenta uma delaminação inferior relativamente à furação convencional, e que esta é preferível para a realização de furação em material compósito.

Analysis of functionally graded sandwich plate structures with piezoelectric skins, using B-spline finite strip method

Functionally graded materials are composite materials wherein the composition of the constituent phases can vary in a smooth continuous way with a gradation which is function of its spatial coordinates. This characteristic proves to be an important issue as it can minimize abrupt variations of the material properties which are usually responsible for localized high values of stresses, and simultaneously providing an effective thermal barrier in specific applications. In the present work, it is studied the static and free vibration behaviour of functionally graded sandwich plate type structures, using B-spline finite strip element models based on different shear deformation theories. The effective properties of functionally graded materials are estimated according to Mori-Tanaka homogenization scheme. These sandwich structures can also consider the existence of outer skins of piezoelectric materials, thus achieving them adaptive characteristics. The performance of the models, are illustrated through a set of test cases. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Longitudinal versus polar wrinkling of core-shell fibers with anisotropic size mismatches

We consider a fiber made of a soft elastic material, encased in a stiff elastic shell (core-shell geometry). If the core and shell dimensions are mismatched, e.g., because the core shrinks while the shell does not, but the two remain attached, then an elastic instability is triggered whereby wrinkles may appear on the shell. The wrinkle orientation may be longitudinal (along the fiber axis), polar (along the fiber perimeter), or a mixture of both, depending on the fiber's geometrical and material parameters. Here we investigate under what conditions longitudinal or polar wrinkling will occur.

Epigenetic and transcriptional signatures of stable versus plastic differentiation of proinflammatory gd T cell subsets

Two distinct subsets of γδ T cells that produce interleukin 17 (IL-17) (CD27(-) γδ T cells) or interferon-γ (IFN-γ) (CD27(+) γδ T cells) develop in the mouse thymus, but the molecular determinants of their functional potential in the periphery remain unknown. Here we conducted a genome-wide characterization of the methylation patterns of histone H3, along with analysis of mRNA encoding transcription factors, to identify the regulatory networks of peripheral IFN-γ-producing or IL-17-producing γδ T cell subsets in vivo. We found that CD27(+) γδ T cells were committed to the expression of Ifng but not Il17, whereas CD27(-) γδ T cells displayed permissive chromatin configurations at loci encoding both cytokines and their regulatory transcription factors and differentiated into cells that produced both IL-17 and IFN-γ in a tumor microenvironment.

Aço em varão para betão armado: caracterização do material e enquadramento atual

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Análise estática não linear de um edifício em betão armado

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

Unstabilized rammed Earth: characterization of material collected from old constructions in South Portugal and comparison to normative requirements

Unstabilized rammed earth is a recyclable, economical, and eco-friendly building material, used in the past and still applied today. Traditionally, its use was based on a long empirical knowledge of the local materials. Because this knowledge was mostly lost or is no longer sufficient, in many countries normative documents have been produced to allow the assessment of rammed earth soils. With the aim of contributing for a refining of these normative requirements, this article presents a research work that included: (i) collection of Unstabilized rammed earth samples from six constructions in Portugal; (ii) a literature survey of normative and complementary documents to identify the most mentioned key-properties, the test procedures and the corresponding threshold limits; and (iii) a discussion of the test procedures and of the thresholds limits in the light of the experimental results. The analyzed properties are the particle size distribution, maximum particle size, plasticity, compaction, linear shrinkage, organic content, and salt content. The work highlights the advantages of taking into account the characteristics of existing constructions as a basis for the establishment and further refining of consistent threshold values. In particular, it shows that it is essential to adjust the requirements to the specificities of local materials.

Lightweight amorphous silicon photovoltaic modules on flexible plastic substrate

Solar cells on lightweight and flexible substrates have advantages over glass-or wafer-based photovoltaic devices in both terrestrial and space applications. Here, we report on development of amorphous silicon thin film photovoltaic modules fabricated at maximum deposition temperature of 150 degrees C on 100 mu m thick polyethylene-naphtalate plastic films. Each module of 10 cm x 10 cm area consists of 72 a-Si:H n-i-p rectangular structures with transparent conducting oxide top electrodes with Al fingers and metal back electrodes deposited through the shadow masks. Individual structures are connected in series forming eight rows with connection ports provided for external blocking diodes. The design optimization and device performance analysis are performed using a developed SPICE model.

Invariant integrals applied to nematic liquid crystals with small Ericksen number and topological defects

Invariant integrals are derived for nematic liquid crystals and applied to materials with small Ericksen number and topological defects. The nematic material is confined between two infinite plates located at y = -h and y = h (h is an element of R+) with a semi-infinite plate at y = 0 and x < 0. Planar and homeotropic strong anchoring boundary conditions to the director field are assumed at these two infinite and semi-infinite plates, respectively. Thus, a line disclination appears in the system which coincides with the z-axis. Analytical solutions to the director field in the neighbourhood of the singularity are obtained. However, these solutions depend on an arbitrary parameter. The nematic elastic force is thus evaluated from an invariant integral of the energy-momentum tensor around a closed surface which does not contain the singularity. This allows one to determine this parameter which is a function of the nematic cell thickness and the strength of the disclination. Analytical solutions are also deduced for the director field in the whole region using the conformal mapping method. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.