How foam-like is the shear-induced lamellar phase of an ionic liquid crystal?

Philosophical Magazine Letters Volume 88, Issue 9-10, 2008 Special Issue: Solid and Liquid Foams. In commemoration of Manuel Amaral Fortes

Linear and sliding-mode control design for matrix converter-based unified power flow controllers

This paper presents the design and compares the performance of linear, decoupled and direct power controllers (DPC) for three-phase matrix converters operating as unified power flow controllers (UPFC). A simplified steady-state model of the matrix converter-based UPFC fitted with a modified Venturini high-frequency pulse width modulator is first used to design the linear controllers for the transmission line active (P) and reactive (Q) powers. In order to minimize the resulting cross coupling between P and Q power controllers, decoupled linear controllers (DLC) are synthesized using inverse dynamics linearization. DPC are then developed using sliding-mode control techniques, in order to guarantee both robustness and decoupled control. The designed P and Q power controllers are compared using simulations and experimental results. Linear controllers show acceptable steady-state behaviour but still exhibit coupling between P and Q powers in transient operation. DLC are free from cross coupling but are parameter sensitive. Results obtained by DPC show decoupled power control with zero error tracking and faster responses with no overshoot and no steady-state error. All the designed controllers were implemented using the same digital signal processing hardware.

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.

Multi-stage evolution of a sub-aerial volcanic ridge over the last 1.3 Myr: S. Jorge Island, Azores Triple Junction

New K/Ar dating and geochemical analyses have been carried out on the WNW-ESE elongated oceanic island of S. Jorge to reconstruct the volcanic evolution of a linear ridge developed close to the Azores triple junction. We show that S. Jorge sub-aerial construction encompasses the last 1.3 Myr, a time interval far much longer than previously reported. The early development of the ridge involved a sub-aerial building phase exposed in the southeast end of the island and now constrained between 1.32 +/- 0.02 and 1.21 +/- 0.02 Ma. Basic lavas from this older stage are alkaline and enriched in incompatible elements, reflecting partial melting of an enriched mantle source. At least three differentiation cycles from alkaline basalts to mugearites are documented within this stage. The successive episodes of magma rising, storage and evolution suggest an intermittent reopening of the magma feeding system, possibly due to recurrent tensional or trans-tensional tectonic events. Present data show a gap in sub-aerial volcanism before a second main ongoing building phase starting at about 750 ka. Sub-aerial construction of the S. Jorge ridge migrated progressively towards the west, but involved several overlapping volcanic episodes constrained along the main WNW-ESE structural axis of the island. Malic magmas erupted during the second phase have been also generated by partial melting of an enriched mantle source. Trace element data suggest, however, variable and lower degrees of partial melting of a shallower mantle domain, which is interpreted as an increasing control of lithospheric deformation on the genesis and extraction of primitive melts during the last 750 kyr. The multi-stage development of the S. Jorge volcanic ridge over the last 1.3 Myr has most likely been greatly influenced by regional tectonics, controlled by deformation along the diffuse boundary between the Nubian and the Eurasian plates, and the increasing effect of sea-floor spreading at the Mid-Atlantic Ridge.

A 3-phase model for VIS/NIR mu C-Si : H p-i-n detectors

The spectral response and the photocurrent delivered by entirely microcrystalline p-i-n-Si:H detectors an analysed under different applied bias and light illumination conditions. The spectral response and the internal collection depend not only on the energy range but also on the illumination side. Under [p]- and [n]-side irradiation, the internal collection characteristics have an atypical shape. It is high for applied bias and lower than the open circuit voltage, shows a steep decrease near the open circuit voltage (higher under [n]-side illumination) and levels off for higher voltages. Additionally, the numerical modeling of the VIS/NIR detector, based on the band discontinuities near the grain boundaries and interfaces, complements the study and gives insight into the internal physical process.

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.

Phase diagrams of particles with dissimilar patches: X-junctions and Y-junctions

We use Wertheim's first-order perturbation theory to investigate the phase behaviour and the structure of coexisting fluid phases for a model of patchy particles with dissimilar patches (two patches of type A and f(B) patches of type B). A patch of type alpha = {A, B} can bond to a patch of type beta = {A, B} in a volume nu(alpha beta), thereby decreasing the internal energy by epsilon(alpha beta). We analyse the range of model parameters where AB bonds, or Y-junctions, are energetically disfavoured (epsilon(AB) < epsilon(AA)/2) but entropically favoured (nu(AB) >> nu(alpha alpha)), and BB bonds, or X-junctions, are energetically favoured (epsilon(BB) > 0). We show that, for low values of epsilon(BB)/epsilon(AA), the phase diagram has three different regions: (i) close to the critical temperature a low-density liquid composed of long chains and rich in Y-junctions coexists with a vapour of chains; (ii) at intermediate temperatures there is coexistence between a vapour of short chains and a liquid of very long chains with X-and Y-junctions; (iii) at low temperatures an ideal gas coexists with a high-density liquid with all possible AA and BB bonds formed. It is also shown that in region (i) the liquid binodal is reentrant (its density decreases with decreasing temperature) for the lower values of epsilon(BB)/epsilon(AA). The existence of these three regions is a consequence of the competition between the formation of X- and Y-junctions: X-junctions are energetically favoured and thus dominate at low temperatures, whereas Y-junctions are entropically favoured and dominate at higher temperatures.

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.

Matrix Converter-Based Unified Power-Flow Controllers: Advanced Direct Power Control Method

This paper presents a direct power control (DPC) for three-phase matrix converters operating as unified power flow controllers (UPFCs). Matrix converters (MCs) allow the direct ac/ac power conversion without dc energy storage links; therefore, the MC-based UPFC (MC-UPFC) has reduced volume and cost, reduced capacitor power losses, together with higher reliability. Theoretical principles of direct power control (DPC) based on sliding mode control techniques are established for an MC-UPFC dynamic model including the input filter. As a result, line active and reactive power, together with ac supply reactive power, can be directly controlled by selecting an appropriate matrix converter switching state guaranteeing good steady-state and dynamic responses. Experimental results of DPC controllers for MC-UPFC show decoupled active and reactive power control, zero steady-state tracking error, and fast response times. Compared to an MC-UPFC using active and reactive power linear controllers based on a modified Venturini high-frequency PWM modulator, the experimental results of the advanced DPC-MC guarantee faster responses without overshoot and no steady-state error, presenting no cross-coupling in dynamic and steady-state responses.

Phase diagrams of binary mixtures of patchy colloids with distinct numbers and types of patches: Theempty fluid regime

We investigate the effect of distinct bonding energies on the onset of criticality of low functionality fluid mixtures. We focus on mixtures ofparticles with two and three patches as this includes the mixture where "empty" fluids were originally reported. In addition to the number of patches, thespecies differ in the type of patches or bonding sites. For simplicity, we consider that the patches on each species are identical: one species has threepatches of type A and the other has two patches of type B. We have found a rich phase behavior with closed miscibility gaps, liquid-liquid demixing, and negative azeotropes. Liquid-liquid demixing was found to pre-empt the "empty" fluid regime, of these mixtures, when the AB bonds are weaker than the AA or BB bonds. By contrast, mixtures in this class exhibit "empty" fluid behavior when the AB bonds are stronger than at least one of the other two. Mixtureswith bonding energies epsilon(BB) = epsilon(AB) and epsilon(AA) < epsilon(BB), were found to exhibit an unusual negative azeotrope. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3561396]

Re-entrant phase behaviour of network fluids: A patchy particle model with temperature-dependent valence

We study a model consisting of particles with dissimilar bonding sites ("patches"), which exhibits self-assembly into chains connected by Y-junctions, and investigate its phase behaviour by both simulations and theory. We show that, as the energy cost epsilon(j) of forming Y-junctions increases, the extent of the liquid-vapour coexistence region at lower temperatures and densities is reduced. The phase diagram thus acquires a characteristic "pinched" shape in which the liquid branch density decreases as the temperature is lowered. To our knowledge, this is the first model in which the predicted topological phase transition between a fluid composed of short chains and a fluid rich in Y-junctions is actually observed. Above a certain threshold for epsilon(j), condensation ceases to exist because the entropy gain of forming Y-junctions can no longer offset their energy cost. We also show that the properties of these phase diagrams can be understood in terms of a temperature-dependent effective valence of the patchy particles. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3605703]