On the use of particle swarm optimization to maximize bending stiffness of functionally graded structures

Functionally graded materials are a type of composite materials which are tailored to provide continuously varying properties, according to specific constituent's mixing distributions. These materials are known to provide superior thermal and mechanical performances when compared to the traditional laminated composites, because of this continuous properties variation characteristic, which enables among other advantages, smoother stresses distribution profiles. Therefore the growing trend on the use of these materials brings together the interest and the need for getting optimum configurations concerning to each specific application. In this work it is studied the use of particle swarm optimization technique for the maximization of a functionally graded sandwich beam bending stiffness. For this purpose, a set of case studies is analyzed, in order to enable to understand in a detailed way, how the different optimization parameters tuning can influence the whole process. It is also considered a re-initialization strategy, which is not a common approach in particle swarm optimization as far as it was possible to conclude from the published research works. As it will be shown, this strategy can provide good results and also present some advantages in some conditions. This work was developed and programmed on symbolic computation platform Maple 14. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

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.

Thermal Residual Stresses in Functionally Graded Structures: a Didactic Case Study

Conferência: 2nd Experiment at International Conference - 18-20 September 2013

A study on the modeling of sandwich functionally graded particulate composites

Dual-phase functionally graded materials are a particular type of composite materials whose properties are tailored to vary continuously, depending on its two constituent's composition distribution, and which use is increasing on the most diverse application fields. These materials are known to provide superior thermal and mechanical performances when compared to the traditional laminated composites, exactly because of this continuous properties variation characteristic, which enables among other advantages smoother stresses distribution profile. In this paper we study the influence of different homogenization schemes, namely the schemes due to Voigt, Hashin-Shtrikman and Mod-Tanaka, which can be used to obtain bounds estimates for the material properties of particulate composite structures. To achieve this goal we also use a set of finite element models based on higher order shear deformation theories and also on first order theory. From the studies carried out, on linear static analyses and on free vibration analyses, it is shown that the bounds estimates are as important as the deformation kinematics basis assumed to analyse these types of multifunctional structures. Concerning to the homogenization schemes studied, it is shown that Mori-Tanaka and Hashin-Shtrikman estimates lead to less conservative results when compared to Voigt rule of mixtures.

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.

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.

Perfil ecocardiográfico do doente com estenose aórtica degenerativa

Mestrado em Tecnologia de Diagnóstico e Intervenção Cardiovascular - Área de especialização: Ultrassonografia Cardiovascular.

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

Dissertação 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.

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.

Synthesis of titanate nanostructures using amorphous precursor material and their adsorption/photocatalytic properties

This article reports on a new and swift hydrothermal chemical route to prepare titanate nanostructures (TNS) avoiding the use of crystalline TiO2 as starting material. The synthesis approach uses a commercial solution of TiCl3 as titanium source to prepare an amorphous precursor, circumventing the use of hazardous chemical compounds. The influence of the reaction temperature and dwell autoclave time on the structure and morphology of the synthesised materials was studied. Homogeneous titanate nanotubes with a high length/diameter aspect ratio were synthesised at 160 degrees C and 24 h. A band gap of 3.06 +/- 0.03 eV was determined for the TNS samples prepared in these experimental conditions. This value is red shifted by 0.14 eV compared to the band gap value usually reported for the TiO2 anatase. Moreover, such samples show better adsorption capacity and photocatalytic performance on the dye rhodamine 6G (R6G) photodegradation process than TiO2 nanoparticles. A 98% reduction of the R6G concentration was achieved after 45 min of irradiation of a 10 ppm dye aqueous solution and 1 g L-1 of TNS catalyst.

Via algaliada versus mudança de bitola dos eixos do material circulante

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