Validation of component assembly model and extension to plasticity

Material potential energy is well approximated by '' pair-functional '' potentials. During calculating potential energy, the orientational and volumetric components have been derived from pair potentials and embedding energy, respectively. Slip results in plastic deformation, and slip component has been proposed accordingly. Material is treated as a component assembly, and its elastic, plastic and damage properties are reflected by different components respectively. Material constitutive relations are formed by means of assembling these three kinds of components. Anisotropy has been incorporated intrinsically via the concept of component. Theoretical and numerical results indicate that this method has the capacity of reproducing some results satisfactorily, with the advantages of physical explicitness, etc. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A Self-Referencing Intensity Based Polymer Optical Fiber Sensor for Liquid Detection

A novel self-referencing fiber optic intensity sensor based on bending losses of a partially polished polymer optical fiber (POF) coupler is presented. The coupling ratio (K) depends on the external liquid in which the sensor is immersed. It is possible to distinguish between different liquids and to detect their presence. Experimental results for the most usual liquids found in industry, like water and oil, are given. K value increases up to 10% from the nominal value depending on the liquid. Sensor temperature dependence has also been studied for a range from 25 degrees C (environmental condition) to 50 degrees C. Any sector requiring liquid level measurements in flammable atmospheres can benefit from this intrinsically safe technology.

Against ambiguity

This paper argues that the widespread belief that ambiguity is beneficial in design communication stems from conceptual confusion. Communicating imprecise, uncertain and provisional ideas is a vital part of design teamwork, but what is uncertain and provisional needs to be expressed as clearly as possible. This paper argues that viewing design communication as conveying permitted spaces for further designing is a useful rationalisation for understanding what designers need from their notations and computer tools, to achieve clear communication of uncertain ideas. The paper presents a typology of ways that designs can be uncertain. It discusses how sketches and other representations of designs can be both intrinsically ambiguous, and ambiguous or misleading by failing to convey information about uncertainty and provisionality, with reference to knitwear design, where communication using inadequate representations causes severe problems. It concludes that systematic use of meta-notations for conveying provisionality and uncertainty can reduce these problems.

In search of slow-moving ionizing massive particles

Many particles proposed by theories, such as GUT monopoles, nuclearites and 1/5 charge superstring particles, can be categorized as Slow-moving, Ionizing, Massive Particles (SIMPs).

Detailed calculations of the signal-to-noise ratios in vanous acoustic and mechanical methods for detecting such SIMPs are presented. It is shown that the previous belief that such methods are intrinsically prohibited by the thermal noise is incorrect, and that ways to solve the thermal noise problem are already within the reach of today's technology. In fact, many running and finished gravitational wave detection ( GWD) experiments are already sensitive to certain SIMPs. As an example, a published GWD result is used to obtain a flux limit for nuclearites.

The result of a search using a scintillator array on Earth's surface is reported. A flux limit of 4.7 x 10^(-12) cm^(-2)sr^(-1)s^(-1) (90% c.l.) is set for any SIMP with 2.7 x 10^(-4) less than β less than 5 x 10^(-3) and ionization greater than 1/3 of minimum ionizing muons. Although this limit is above the limits from underground experiments for typical supermassive particles (10^(16)GeV), it is a new limit in certain β and ionization regions for less massive ones (~10^9 GeV) not able to penetrate deep underground, and implies a stringent limit on the fraction of the dark matter that can be composed of massive electrically and/ or magnetically charged particles.

The prospect of the future SIMP search in the MACRO detector is discussed. The special problem of SIMP trigger is examined and a circuit proposed, which may solve most of the problems of the previous ones proposed or used by others and may even enable MACRO to detect certain SIMP species with β as low as the orbital velocity around the earth.

Effect of cerium oxide on the precipitation of silver nanoparticles in femtosecond laser irradiated silicate glass

We investigated the effect of cerium oxide on the precipitation of Ag nanoparticles in silicate glass via a femtosecond laser irradiation and successive annealing. Absorption spectra show that Ce3+ ions may absorb part of the laser energy via multiphoton absorption and release free electrons, resulting in an increase of the concentration of Ag atoms and a decrease of the concentration of hole-trapped color centers, which influence precipitation of the Ag nanoparticles. In addition, we found that the formed Ag-0 may reduce Ce4+ ions to Ce3+ ions during the annealing process, which inhibits the growth of the Ag nanoparticles.

A study of a new electromechanical energy conversion process using superconducting frequency modulated resonators

Experimental demonstrations and theoretical analyses of a new electromechanical energy conversion process which is made feasible only by the unique properties of superconductors are presented in this dissertation. This energy conversion process is characterized by a highly efficient direct energy transformation from microwave energy into mechanical energy or vice versa and can be achieved at high power level. It is an application of a well established physical principle known as the adiabatic theorem (Boltzmann-Ehrenfest theorem) and in this case time dependent superconducting boundaries provide the necessary interface between the microwave energy on one hand and the mechanical work on the other. The mechanism which brings about the conversion is another known phenomenon - the Doppler effect. The resonant frequency of a superconducting resonator undergoes continuous infinitesimal shifts when the resonator boundaries are adiabatically changed in time by an external mechanical mechanism. These small frequency shifts can accumulate coherently over an extended period of time to produce a macroscopic shift when the resonator remains resonantly excited throughout this process. In addition, the electromagnetic energy in s ide the resonator which is proportional to the oscillation frequency is al so accordingly changed so that a direct conversion between electromagnetic and mechanical energies takes place. The intrinsically high efficiency of this process is due to the electromechanical interactions involved in the conversion rather than a process of thermodynamic nature and therefore is not limited by the thermodynamic value.

A highly reentrant superconducting resonator resonating in the range of 90 to 160 MHz was used for demonstrating this new conversion technique. The resonant frequency was mechanically modulated at a rate of two kilohertz. Experimental results showed that the time evolution of the electromagnetic energy inside this frequency modulated (FM) superconducting resonator indeed behaved as predicted and thus demonstrated the unique features of this process. A proposed usage of FM superconducting resonators as electromechanical energy conversion devices is given along with some practical design considerations. This device seems to be very promising in producing high power (~10W/cm^3) microwave energy at 10 - 30 GHz.

Weakly coupled FM resonator system is also analytically studied for its potential applications. This system shows an interesting switching characteristic with which the spatial distribution of microwave energies can be manipulated by external means. It was found that if the modulation was properly applied, a high degree (>95%) of unidirectional energy transfer from one resonator to the other could be accomplished. Applications of this characteristic to fabricate high efficiency energy switching devices and high power microwave pulse generators are also found feasible with present superconducting technology.

Fabrication, Characterization, And Deformation of 3D Structural Meta-Materials

Current technological advances in fabrication methods have provided pathways to creating architected structural meta-materials similar to those found in natural organisms that are structurally robust and lightweight, such as diatoms. Structural meta-materials are materials with mechanical properties that are determined by material properties at various length scales, which range from the material microstructure (nm) to the macro-scale architecture (μm – mm). It is now possible to exploit material size effect, which emerge at the nanometer length scale, as well as structural effects to tune the material properties and failure mechanisms of small-scale cellular solids, such as nanolattices. This work demonstrates the fabrication and mechanical properties of 3-dimensional hollow nanolattices in both tension and compression. Hollow gold nanolattices loaded in uniaxial compression demonstrate that strength and stiffness vary as a function of geometry and tube wall thickness. Structural effects were explored by increasing the unit cell angle from 30° to 60° while keeping all other parameters constant; material size effects were probed by varying the tube wall thickness, t, from 200nm to 635nm, at a constant relative density and grain size. In-situ uniaxial compression experiments reveal an order-of-magnitude increase in yield stress and modulus in nanolattices with greater lattice angles, and a 150% increase in the yield strength without a concomitant change in modulus in thicker-walled nanolattices for fixed lattice angles. These results imply that independent control of structural and material size effects enables tunability of mechanical properties of 3-dimensional architected meta-materials and highlight the importance of material, geometric, and microstructural effects in small-scale mechanics. This work also explores the flaw tolerance of 3D hollow-tube alumina kagome nanolattices with and without pre-fabricated notches, both in experiment and simulation. Experiments demonstrate that the hollow kagome nanolattices in uniaxial tension always fail at the same load when the ratio of notch length (a) to sample width (w) is no greater than 1/3, with no correlation between failure occurring at or away from the notch. For notches with (a/w) > 1/3, the samples fail at lower peak loads and this is attributed to the increased compliance as fewer unit cells span the un-notched region. Finite element simulations of the kagome tension samples show that the failure is governed by tensile loading for (a/w) < 1/3 but as (a/w) increases, bending begins to play a significant role in the failure. This work explores the flaw sensitivity of hollow alumina kagome nanolattices in tension, using experiments and simulations, and demonstrates that the discrete-continuum duality of architected structural meta-materials gives rise to their flaw insensitivity even when made entirely of intrinsically brittle materials.

The instability of fluids with time dependent heating

The stability of a fluid having a non-uniform temperature stratification is examined analytically for the response of infinitesimal disturbances. The growth rates of disturbances have been established for a semi-infinite fluid for Rayleigh numbers of 10³, 10⁴, and 10⁵ and for Prandtl numbers of 7.0 and 0.7.

The critical Rayleigh number for a semi-infinite fluid, based on the effective fluid depth, is found to be 32, while it is shown that for a finite fluid layer the critical Rayleigh number depends on the rate of heating. The minimum critical Rayleigh number, based on the depth of a fluid layer, is found to be 1340.

The stability of a finite fluid layer is examined for two special forms of heating. The first is constant flux heating, while in the second, the temperature of the lower surface is increased uniformly in time. In both cases, it is shown that for moderate rates of heating the critical Rayleigh number is reduced, over the value for very slow heating, while for very rapid heating the critical Rayleigh number is greatly increased. These results agree with published experimental observations.

The question of steady, non-cellular convection is given qualitative consideration. It is concluded that, although the motion may originate from infinitesimal disturbances during non-uniform heating, the final flow field is intrinsically non-linear.

Impressão de livros sob demanda: o design como ponte entre distintos registros produtivos

A presente dissertação trata de um estudo sobre produção de livros sob demanda em dois momentos distintos da indústria gráfica. Apresentamos uma abordagem histórica do percurso do livro, segundo seus atributos materiais e tecnológicos, que marcaram a transformação de seu caráter fabril de micro e pequena escalas à produção em massa. Ao analisar referências manufatureiras de tiragem limitada do livro no âmbito da impressão tipográfica e digital, observamos o papel que o design é capaz de exercer, representando uma conexão entre esses dois registros técnicos intrinsecamente diferentes. Através da utilização de um modelo descritivo de obras sob o ponto de vista do design gráfico, buscamos pontos de convergência e divergência passíveis de auxiliar na compreensão do atual contexto de transição por que passa o mercado editorial.

Estudo do comportamento caótico e determinação de dimensão fractal em modelos pré-inflacionários não compactos

O caos determinístico é um dos aspectos mais interessantes no que diz respeito à teoria moderna dos sistemas dinâmicos, e está intrinsecamente associado a pequenas variações nas condições iniciais de um dado modelo. Neste trabalho, é feito um estudo acerca do comportamento caótico em dois casos específicos. Primeiramente, estudam-se modelos préinflacionários não-compactos de Friedmann-Robertson-Walker com campo escalar minimamente acoplado e, em seguida, modelos anisotrópicos de Bianchi IX. Em ambos os casos, o componente material é um fluido perfeito. Tais modelos possuem constante cosmológica e podem ser estudados através de uma descrição unificada, a partir de transformações de variáveis convenientes. Estes sistemas possuem estruturas similares no espaço de fases, denominadas centros-sela, que fazem com que as soluções estejam contidas em hipersuperfícies cuja topologia é cilíndrica. Estas estruturas dominam a relação entre colapso e escape para a inflação, que podem ser tratadas como bacias cuja fronteira pode ser fractal, e que podem ser associadas a uma estrutura denominada repulsor estranho. Utilizando o método de contagem de caixas, são calculadas as dimensões características das fronteiras nos modelos, o que envolve técnicas e algoritmos de computação numérica, e tal método permite estudar o escape caótico para a inflação.

Ônus de argumentação, relações de prioridade e decisão jurídica: mecanismos de controle e de redução da incerteza na subidealidade do sistema jurídico

O escopo deste trabalho é investigar a natureza e as funções dos ônus de argumentação em suas relações com o sistema jurídico e com a argumentação jurídica. O pano de fundo para o desenvolvimento dessas análises é o triplo condicionamento do direito. De acordo com essa visão, o direito e a argumentação jurídica são condicionados extrínseca, intrínseca e institucionalmente. Nesse cenário, defende-se, por um lado, que os ônus argumentativos são componentes necessários de um sistema jurídico que compreende regras e princípios. Analisados estruturalmente, os ônus argumentativos são compreendidos, por outro lado, como efeitos de regras e standards que consolidam relações de prioridade normativas. A partir dessas relações, defende-se que ônus de argumentação são mecanismos de redução e controle da incerteza que caracteriza necessariamente a subidealidade do sistema jurídico ao (i) facilitarem a manutenção das relações de prioridade que os sustentam na solução de casos concretos, (ii) dificultarem a inversão dessas relações e (iii) instituírem pontos de parada na argumentação jurídica em situações nas quais o desenvolvimento de cadeias argumentativas não é capaz de garantir se, em determinado caso concreto, certa relação de prioridade deve ser mantida ou invertida.

Desafios e práticas dos psicólogos na rede básica de saúde do município do Rio de Janeiro

O objeto do presente estudo são as práticas profissionais dos psicólogos na Saúde, em especial na atenção básica. Faz um mapeamento das atividades realizadas por essa categoria profissional na rede básica de saúde do Município do Rio de Janeiro. O estudo adota três premissas: (1) a necessidade de construção de práticas nos serviços públicos de saúde, que extrapolem a assistência psicoterápica individual (2) a inadequação da formação profissional do psicólogo para prepará-lo para atuar na rede pública de saúde e (3) o entendimento de que mudanças na formação e na prática profissionais podem ser concomitantes. O desenho da pesquisa é qualitativo e exploratório. Os métodos de pesquisa utilizados na coleta de dados foram: (1) observações; (2) entrevistas individuais com roteiros semi-estruturados e (3) questionário de caracterização profissional. O estudo teve como cenários os serviços de Psicologia da rede básica de saúde do Município do Rio de Janeiro, os Fóruns de Saúde Mental e as Supervisões de Território. Os sujeitos da pesquisa foram os gestores e os psicólogos de uma área programática (AP 5) escolhida para aprofundamento do estudo. Os dados foram analisados a partir da Análise de Conteúdo de Bardin. Estipulou-se três eixos analíticos a partir da análise do material coletado: (1) Desafios às práticas; (2) Relação formação-prática profissional e (3) Iniciativas de Educação Permanente. Os resultados evidenciam que os desafios à prática na rede básica de saúde encontram-se intrinsecamente relacionados à demanda de priorizar atendimentos à casos graves, contexto da Reforma Psiquiátrica; (2) a formação profissional do psicólogo precisa ser continuamente revista de modo a se adequar às necessidades do Sistema Único de Saúde e (3) os Fóruns de Saúde Mental e as Supervisões de Território caminham na direção das propostas de Educação Permanente, constituindo-se como espaços fundamentais para a discussão e a mudança do processo de trabalho do psicólogo na rede. Faz-se necessário a continuidade das discussões sobre a prática profissional do psicólogo na Saúde de modo a auxiliar na resolução das dificuldades encontradas no cotidiano de trabalho.

Energy demands of diverse spiking cells from the neocortex, hippocampus, and thalamus

It has long been known that neurons in the brain are not physiologically homogeneous. In response to current stimulus, they can fire several distinct patterns of action potentials that are associated with different physiological classes ranging from regular-spiking cells, fast-spiking cells, intrinsically bursting cells, and low-threshold cells. In this work we show that the high degree of variability in firing characteristics of action potentials among these cells is accompanied with a significant variability in the energy demands required to restore the concentration gradients after an action potential. The values of the metabolic energy were calculated for a wide range of cell temperatures and stimulus intensities following two different approaches. The first one is based on the amount of Na+ load crossing the membrane during a single action potential, while the second one focuses on the electrochemical energy functions deduced from the dynamics of the computational neuron models. The results show that the thalamocortical relay neuron is the most energy-efficient cell consuming between 7 and 18 nJ/cm(2) for each spike generated, while both the regular and fast spiking cells from somatosensory cortex and the intrinsically-bursting cell from a cat visual cortex are the least energy-efficient, and can consume up to 100 nJ/cm(2) per spike. The lowest values of these energy demands were achieved at higher temperatures and high external stimuli.

Análise Completa das Fibras de Bragg de Núcleo Oco.

A evolução nos sistemas digitais de comunicação está intrinsicamente relacionada ao desenvolvimento da tecnologia de fibras ópticas. Desde a sua criação, na década de 60, inúmeras pesquisas vem sendo realizadas com o intuito de aumentar a capacidade de informação transmitida, por meio da redução da atenuação, controle da dispersão cromática e eliminação das não-linearidades. Neste contexto, as Fibras de Bragg surgem como uma estrutura de grande potencialidade para se minimizar tais inconvenientes. As fibras de Bragg possuem um mecanismo de operação diferente em relação às fibras tradicionais de suportar os modos confinados. Nelas, o núcleo possui um baixo índice de refração, e a casca é constituída por anéis dielétricos de diferentes índices de refração, alocados alternadamente. Para uma fibra de Bragg com núcleo oco, como a considerada neste trabalho, há perdas decorrentes dos modos de fuga. Portanto, a análise da dispersão destas estruturas se situa no plano complexo, tornando-a muito difícil. Esta dissertação será fundamentada em uma estratégia imprescindível à análise dos modos transversais TE0m, TM0m e dos híbridos. Os resultados encontrados são validados confrontando-os com os obtidos na literatura. O trabalho discutirá as perdas e dispersões dos modos citados, e os resultados obtidos poderão nortear as pesquisas das fibras de Bragg.

A deontologia da paz em Kant: uma análise do caráter deontológico do projeto de paz perpétua de Immanuel Kant

Neste trabalho foi realizada uma análise do projeto de paz perpétua apresentado por Immanuel Kant em seu ensaio À Paz Perpétua: Um Projeto Filosófico. Para uma melhor compreensão crítica desse projeto, o trabalho vai além de Paz Perpétua e analisa outros escritos políticos de Kant, como, por exemplo, Metafísica dos Costumes e O Conflito das Faculdades. O trabalho também inclui a análise de intérpretes contemporâneos da obra de Kant. A metodologia do trabalho foi analisar as obras de Kant, e também obras de seus intérpretes, pertinentes ao tema da deontologia da paz. O foco da exposição do trabalho foi o caráter deontológico que Kant atribui ao seu projeto de paz. A ideia kantiana de uma deontologia da paz é composta por uma série de conceitos, deveres e ideias. Por isso, a análise desse trabalho se dirige principalmente ao exame dessas partes integrantes da deontologia da paz. Ideias como republicanismo, estado de natureza, liga de Estados livres, Estado mundial, direito cosmopolita, hospitalidade, etc, foram os principais objetos de análise desse trabalho. Ao final do trabalho, podemos concluir que a realização da paz perpétua não é um dever moral sem importância na filosofia prática de Kant, mas sim o sumo bem político cuja possibilidade de implementação está intrinsicamente ligada à própria validade da doutrina do direito. O trabalho também conclui que o projeto de Kant tem muita influência nas relações internacionais contemporâneas. Doutrinas como a da democracia cosmopolita e a da paz pela democracia enxergam o projeto de paz de Kant como base teórica para suas propostas.