Simulação numérica do comportamento de lajes: aplicação do método dos elementos finitos a problemas tridimensionais de elasticidade linear usando o freeFEM++

O presente trabalho entende a dedução das Equações de Compatibilidade, Equilíbrio, bem como as Leis Constitutivas, de modo a resolver numericamente problemas de Elasticidade Linear formulados para Lajes de Betão. A solução numérica é obtida usando o Método dos Elementos Finitos, implementado em freeFEM++, e comparada com os resultados conseguidos no SAP2000 e com os dados tabelados nas Tabelas de Barès, validando-se desta forma os modelos implementados através do freeFEM++.

Sistema de movimentação linear extensível com accionamentos electromecânicos sincronizados

Esta dissertação tem como objectivo estudar uma solução mecânica e eléctrica que permita anular o tempo de uma operação de não produção numa linha de prensagem instalada numa fábrica de indústria automóvel, a Autoeuropa. No início desta dissertação começa-se por encontrar uma solução de movimentadores telescópicos compatíveis com as restrições de espaço, os requisitos de sincronismo entre ambos e os objectivos de anulação do tempo de não operação. Seguidamente passou-se a uma fase de modelação do sistema mecânico, para permitir estudar o comportamento dinâmico do sistema proposto. Encontrado o movimentador mecânico adequado e feita a sua modelação foram estudadas possíveis soluções para o accionar, bem como formas de o controlar. Este sistema multimáquina foi estudado com dois tipos de máquinas eléctricas e métodos de controlo devido a necessitar de uma dinâmica bastante rápida, com exigência de grande sincronismo entre os dois movimentadores separados, e ainda com vista a tentar explorar a possibilidade de ter menor número de variadores electrónicos do que de máquinas eléctricas. Para tal recorreu-se ao ambiente Matlab para modelar e simular todo o sistema proposto nas suas variantes. Por fim são extraídas diversas conclusões, procurando-se clarificar a viabilidade da ideia e escolher a melhor opção de accionamento. No caso estudado, como o objectivo futuro é aplicar a solução proposta num ambiente industrial definido, há que ter em atenção não só a melhor opção técnica mas também o preço.

Toplological Entropy in the Syncronization of Piecewise Linear and Monotone Maps. Coupled Duffing Oscillators

In this paper is presented a relationship between the synchronization and the topological entropy. We obtain the values for the coupling parameter, in terms of the topological entropy, to achieve synchronization of two unidirectional and bidirectional coupled piecewise linear maps. In addition, we prove a result that relates the synchronizability of two m-modal maps with the synchronizability of two conjugated piecewise linear maps. An application to the unidirectional and bidirectional coupled identical chaotic Duffing equations is given. We discuss the complete synchronization of two identical double-well Duffing oscillators, from the point of view of symbolic dynamics. Working with Poincare cross-sections and the return maps associated, the synchronization of the two oscillators, in terms of the coupling strength, is characterized.

Projecto de um regulador linear de tensão: LDO

Os reguladores de tensão LDO são utilizados intensivamente na actual indústria de electrónica, são uma parte essencial de um bloco de gestão de potência para um SoC. O aumento de produtos portáteis alimentados por baterias levou ao crescimento de soluções totalmente integradas, o que degrada o rendimento dos blocos analógicos que o constituem face às perturbações introduzidas na alimentação. Desta forma, surge a necessidade de procurar soluções cada vez mais optimizadas, impondo assim novas soluções, e/ou melhoramentos dos circuitos de gestão de potência, tendo como objectivo final o aumento do desempenho e da autonomia dos dispositivos electrónicos. Normalmente este tipo de reguladores tem a corrente de saída limitada, devido a problemas de estabilidade associados. Numa tentativa de evitar a instabilidade para as correntes de carga definidas e aumentar o PSRR do mesmo, é apresentado um método de implementação que tem como objectivo melhorar estas características, em que se pretende aumentar o rendimento e melhorar a resposta à variação da carga. No entanto, a técnica apresentada utiliza polarização adaptativa do estágio de potência, o que implica um aumento da corrente de consumo. O regulador LDO foi implementado na tecnologia CMOS UMC 0.18μm e ocupa uma área inferior a 0,2mm2. Os resultados da simulação mostram que o mesmo suporta uma transição de corrente 10μA para 100mA, com uma queda de tensão entre a tensão de alimentação e a tensão de saída inferior a 200mV. A estabilidade é assegurada para todas as correntes de carga. O tempo de estabelecimento é inferior a 6μs e as variações da tensão de saída relativamente a seu valor nominal são inferiores a 5mV. A corrente de consumo varia entre os 140μA até 200μA, o que permite atingir as especificações proposta para um PSRR de 40dB@10kHz.

Angular and linear accelerations of a rolling cylinder acted by an external force

The dynamics of a cylinder rolling on a horizontal plane acted on by an external force applied at an arbitrary angle is studied with emphasis on the directions of the acceleration of the centre-of-mass and the angular acceleration of the body. If rolling occurs without slipping, there is a relationship between the directions of these accelerations. If the linear acceleration points to the right, then the angular acceleration is clockwise. On the other hand, if it points to the left, then the angular acceleration is counterclockwise. In contrast, if rolling and slipping occurs, the direction of the linear acceleration does not determine the direction of the angular acceleration. For example, the linear acceleration may point to the right and the angular acceleration clockwise or counterclockwise depending on the external force orientation and point of application.

Análise da estrutura de um edifício em betão armado usando um método dos elementos finitos: aplicação do método dos elementos finitos a problemas tridimensionais de elasticidade linear usando o freeFEM++

Pretende-se, utilizando o Modelo da Elasticidade Linear em freeFEM++, determinar os esforços e deslocamentos de um edifício alto submetido apenas à acção do peso próprio da estrutura e, efectuar estudos comparativos dos resultados obtidos com o SAP2000. O trabalho inicia-se com a introdução da teoria da elasticidade linear, onde são feitas as deduções das Equações de Compatibilidade, Equilíbrio e as Leis Constitutivas, de modo a resolver numericamente o problema de Elasticidade Linear mencionado. O método de elementos finitos será implementado em freeFEM++ com auxílio do GMSH que é uma poderosa ferramenta com capacidade de gerar automaticamente malhas tridimensionais de elementos finitos e com relativa facilidade de pré e pós-processamento.

The expression of tubulin cofactor A (TBCA) is regulated by a noncoding antisense Tbca RNA during testis maturation

Abstract - Recently, long noncoding RNAs have emerged as pivotal molecules for the regulation of coding genes' expression. These molecules might result from antisense transcription of functional genes originating natural antisense transcripts (NATs) or from transcriptional active pseudogenes. TBCA interacts with β-tubulin and is involved in the folding and dimerization of new tubulin heterodimers, the building blocks of microtubules. Methodology/Principal findings: We found that the mouse genome contains two structurally distinct Tbca genes located in chromosomes 13 (Tbca13) and 16 (Tbca16). Interestingly, the two Tbca genes albeit ubiquitously expressed, present differential expression during mouse testis maturation. In fact, as testis maturation progresses Tbca13 mRNA levels increase progressively, while Tbca16 mRNA levels decrease. This suggests a regulatory mechanism between the two genes and prompted us to investigate the presence of the two proteins. However, using tandem mass spectrometry we were unable to identify the TBCA16 protein in testis extracts even in those corresponding to the maturation step with the highest levels of Tbca16 transcripts. These puzzling results led us to re-analyze the expression of Tbca16. We then detected that Tbca16 transcription produces sense and natural antisense transcripts. Strikingly, the specific depletion by RNAi of these transcripts leads to an increase of Tbca13 transcript levels in a mouse spermatocyte cell line. Conclusions/Significance: Our results demonstrate that Tbca13 mRNA levels are post-transcriptionally regulated by the sense and natural antisense Tbca16 mRNA levels. We propose that this regulatory mechanism operates during spermatogenesis, a process that involves microtubule rearrangements, the assembly of specific microtubule structures and requires critical TBCA levels.

Modelação em regime elástico-linear de pavimentos rodoviários

Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um programa de elementos finitos tridimensionais denominado AE3D1.0, concebido especificamente para a análise de pavimentos rodoviários, partindo do pressuposto de que todos os materiais incorporados possuem comportamento elástico-linear. Por comparação dos resultados do programa AE3D1.0 com as soluções analíticas da teoria da elasticidade para o semi-espaço homogéneo e multiestratificado, confirma-se que é possível estabelecer uma analogia próxima entre ambas as abordagens. Tirando partindo das potencialidades do método dos elementos finitos, e da capacidade do programa de registar os resultados de cálculo em ficheiros digitais que possibilitam a posterior apreciação visual e tratamento dos dados obtidos, comparam-se pavimentos rígidos expostos a carregamentos de canto e de bordo, e é evidenciado o efeito prejudicial que a erosão da estrutura de apoio subjacente à laje de betão tem na longevidade e integridade estrutural do pavimento. São também aplicadas forças de frenagem a pavimentos rígidos em secções confinadas e não confinadas. Elege-se um modelo de pneu para veículos pesados representativo das características do eixo padrão de 130 kN, e analisa-se o efeito que a correspondente impressão ovalizada e distribuição de pressões verticais não uniforme tem na estrutura de um pavimento semi-rígido. Adapta-se e é aplicada uma malha de elementos finitos ao estudo da avaliação da capacidade de carga de pavimentos através de ensaios com o defletómetro de impacto.

Unified min-max and interlacing theorems for linear operators

There exist striking analogies in the behaviour of eigenvalues of Hermitian compact operators, singular values of compact operators and invariant factors of homomorphisms of modules over principal ideal domains, namely diagonalization theorems, interlacing inequalities and Courant-Fischer type formulae. Carlson and Sa [D. Carlson and E.M. Sa, Generalized minimax and interlacing inequalities, Linear Multilinear Algebra 15 (1984) pp. 77-103.] introduced an abstract structure, the s-space, where they proved unified versions of these theorems in the finite-dimensional case. We show that this unification can be done using modular lattices with Goldie dimension, which have a natural structure of s-space in the finite-dimensional case, and extend the unification to the countable-dimensional case.

Comparação de diferentes técnicas de irradiação de mama em radioterapia com recurso a acelerador linear em modo de fotões

RESUMO: Introdução – A Radioterapia (RT) é uma abordagem terapêutica para tratamento de neoplasia de mama. Contudo, diferentes técnicas de irradiação (TI) podem ser usadas. Objetivos – Comparar 4 TI, considerando a irradiação dos volumes alvo (PTV) e dos órgãos de risco (OAR). Metodologia – Selecionaram-se 7 pacientes com indicação para RT de mama esquerda. Sobre tomografia computorizada foram feitos os contornos do PTV e dos OAR. Foram calculadas 4 planimetrias/paciente para as TI: conformacional externa (EBRT), intensidade modulada com 2 (IMRT2) e 5 campos (IMRT5) e arco dinâmico (DART). Resultados – Histogramas de dose volume foram comparados para todas as TI usando o software de análise estatística, IBM SPSS v20. Com IMRT5 e DART, os OAR recebem mais doses baixas. No entanto, IMRT5 apresenta melhores índices de conformidade e homogeneidade para o PTV. Conclusões – IMRT5 apresenta o melhor índice de conformidade; EBRT e IMRT2 apresentam melhores resultados que DART. Há d.e.s entre as TI, sobretudo em doses mais baixas nos OAR.

Cell-specific regulation of acetylcholinesterase expression under inflammatory conditions

Acetylcholine (ACh) has been shown to exert an anti-inflammatory function by down-modulating the expression of pro-inflammatory cytokines. Its availability can be regulated at different levels, namely at its synthesis and degradation steps. Accordingly, the expression of acetylcholinesterase (AChE), the enzyme responsible for ACh hydrolysis, has been observed to be modulated in inflammation. To further address the mechanisms underlying this effect, we aimed here at characterizing AChE expression in distinct cellular types pivotal to the inflammatory response. This study was performed in the human acute leukaemia monocytyc cell line, THP-1, in human monocyte-derived primary macrophages and in human umbilical cord vein endothelial cells (HUVEC). In order to subject these cells to inflammatory conditions, THP-1 and macrophage were treated with lipopolysaccharide (LPS) from E.coli and HUVEC were stimulated with the tumour necrosis factor α (TNF-α). Our results showed that although AChE expression was generally up-regulated at the mRNA level under inflammatory conditions, distinct AChE protein expression profiles were aurprisingly observed among the distinct cellular types studied. Altogether, these results argue for the existence of cell specific mechanisms that regulate the expression of acetylcholinesterase in inflammation.

Differential expression of the eukaryotic release factor 3 (eRF3/GSPT1) according to gastric cancer histological types

Background: There are now several lines of evidence to suggest that protein synthesis and translation factors are involved in the regulation of cell proliferation and cancer development. Aims: To investigate gene expression patterns of eukaryotic releasing factor 3 (eRF3) in gastric cancer. Methods: RNA was prepared from 25 gastric tumour biopsies and adjacent non-neoplastic mucosa. Real time TaqMan reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) was performed to measure the relative gene expression levels. DNA was isolated from tumour and normal tissues and gene dosage was determined by a quantitative real time PCR using SYBR Green dye. Results: Different histological types of gastric tumours were analysed and nine of the 25 tumours revealed eRF3/GSPT1 overexpression; moreover, eight of the 12 intestinal type carcinomas analysed overexpressed the gene, whereas eRF3/GSPT1 was overexpressed in only one of the 10 diffuse type carcinomas (Kruskal-Wallis Test; p , 0.05). No correlation was found between ploidy and transcript expression levels of eRF3/GSPT1. Overexpression of eRF3/GSPT1 was not associated with increased translation rates because the upregulation of eRF3/GSPT1 did not correlate with increased eRF1 levels. Conclusions: Overexpression of eRF3/GSPT1 in intestinal type gastric tumours may lead to an increase in the translation efficiency of specific oncogenic transcripts. Alternatively, eRF3/GSPT1 may be involved in tumorigenesis as a result of its non-translational roles, namely (dis)regulating the cell cycle, apoptosis, or transcription.

Regulation of antioxidant enzymes gene expression in the yeast Saccharomyces cerevisiae during stationary phase

Gene expression of three antioxidant enzymes, Mn superoxide dismutase (MnSOD), Cu,Zn superoxide dismutase (Cu,ZnSOD), and glutathione reductase (GR) was investigated in stationary phase Saccharomyces cerevisiae during menadione-induced oxidative stress. Both GR and Cu,ZnSOD mRNA steady state levels increased, reaching a plateau at about 90 min exposure to menadione. GR mRNA induction was higher than that of Cu,ZnSOD (about 14-fold and 9-fold after 90 min, respectively). A different pattern of response was obtained for MnSOD mRNA, with a peak at about 15 min (about 8-fold higher) followed by a decrease to a plateau approximately 4-fold higher than the control value. However, these increased mRNA levels did not result in increased protein levels and activities of these enzymes. Furthermore, exposure to menadione decreased MnSOD activity to half its value, indicating that the enzyme is partially inactivated due to oxidative damage. Cu,ZnSOD protein levels were increased 2-fold, but MnSOD protein levels were unchanged after exposure to menadione in the presence of the proteolysis inhibitor phenylmethylsulfonyl fluoride. These results indicate that the rates of Cu,ZnSOD synthesis and proteolysis are increased, while the rates of MnSOD synthesis and proteolysis are unchanged by exposure to menadione. Also, the translational efficiency for both enzymes is probably decreased, since increases in protein levels when proteolysis is inhibited do not reflect the increases in mRNA levels. Our results indicate that oxidative stress modifies MnSOD, Cu,ZnSOD, and GR gene expression in a complex way, not only at the transcription level but also at the post-transcriptional, translational, and post-translational levels.

Besnoitia besnoiti protein disulfide isomerase (BbPDI): molecular characterization, expression and in silico modelling

Besnoitia besnoiti is an apicomplexan parasite responsible for bovine besnoitiosis, a disease with a high prevalence in tropical and subtropical regions and re-emerging in Europe. Despite the great economical losses associated with besnoitiosis, this disease has been underestimated and poorly studied, and neither an effective therapy nor an efficacious vaccine is available. Protein disulfide isomerase (PDI) is an essential enzyme for the acquisition of the correct three-dimensional structure of proteins. Current evidence suggests that in Neosporacaninum and Toxoplasmagondii, which are closely related to B. besnoiti, PDI play an important role in host cell invasion, is a relevant target for the host immune response, and represents a promising drug target and/or vaccine candidate. In this work, we present the nucleotide sequence of the B. besnoiti PDI gene. BbPDI belongs to the thioredoxin-like superfamily (cluster 00388) and is included in the PDI_a family (cluster defined cd02961) and the PDI_a_PDI_a'_c subfamily (cd02995). A 3D theoretical model was built by comparative homology using Swiss-Model server, using as a template the crystallographic deduced model of Tapasin-ERp57 (PDB code 3F8U chain C). Analysis of the phylogenetic tree for PDI within the phylum apicomplexa reinforces the close relationship among B. besnoiti, N. caninum and T. gondii. When subjected to a PDI-assay based on the polymerisation of reduced insulin, recombinant BbPDI expressed in E. coli exhibited enzymatic activity, which was inhibited by bacitracin. Antiserum directed against recombinant BbPDI reacted with PDI in Western blots and by immunofluorescence with B. besnoiti tachyzoites and bradyzoites.

Expression of YAP4 in Saccharomyces cerevisiae under osmotic stress

YAP4, a member of the yeast activator protein (YAP) gene family, is induced in response to osmotic shock in the yeast Saccharomyces cerevisiae. The null mutant displays mild and moderate growth sensitivity at 0.4 M and 0.8 M NaCl respectively, a fact that led us to analyse YAP4 mRNA levels in the hog1 (high osmolarity glycerol) mutant. The data obtained show a complete abolition of YAP4 gene expression in this mutant, placing YAP4 under the HOG response pathway. YAP4 overexpression not only suppresses the osmosensitivity phenotype of the yap4 mutant but also relieves that of the hog1 mutant. Induction, under the conditions tested so far, requires the presence of the transcription factor Msn2p, but not of Msn4p, as YAP4 mRNA levels are depleted by at least 75% in the msn2 mutant. This result was further substantiated by the fact that full YAP4 induction requires the two more proximal stress response elements. Furthermore we find that GCY1, encoding a putative glycerol dehydrogenase, GPP2, encoding a NAD-dependent glycerol-3-phosphate phosphatase, and DCS2, a homologue to a decapping enzyme, have decreased mRNA levels in the yap4 -deleted strain. Our data point to a possible, as yet not entirely understood, role of the YAP4 in osmotic stress response.