Locomotion at-1.0 degrees C: burst swimming performance of five species of Antarctic fish

We investigated the burst swimming performance of five species of Antarctic fish at -1.0degreesC. The species studied belonged to the suborder, Notothenioidei, and from the families, Nototheniidae and Bathydraconidae. Swimming performance of the fish was assessed over the initial 300 ms of a startle response using surgically attached miniature accelerometers. Escape responses in all fish consisted of a C-type fast start; consisting of an initial pronounced bending of the body into a C-shape, followed by one or more complete tail-beats and an un-powered glide. We found significant differences in the swimming performance of the five species of fish examined, with average maximum swimming velocities (U-max) ranging from 0.91 to 1.39 m s(-1) and maximum accelerations (A(max)) ranging from 10.6 to 15.6 m s(-2). The cryopelagic species, Pagothenia borchgrevinki, produced the fastest escape response, reaching a U-max and A(max) of 1.39 m s(-1) and 15.6 m s(-2), respectively. We also compared the body shapes of each fish species with their measures of maximum burst performance. The dragonfish, Gymnodraco acuticeps, from the family Bathdraconidae, did not conform to the pattern observed for the other four fish species belonging to the family Nototheniidae. However, we found a negative relationship between buoyancy of the fish species and burst swimming performance. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Radio frequency plasma-induced hydrogen bonding on kaolinite

The radio frequency (RF) plasma-modified surfaces of kaolinite were investigated by diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFT) and deuteration techniques to determine the nature of RF plasma-induced surface functional groups, the altered sites in the lattice, and interaction mechanism between RF plasma and the surface of the kaolinite. It has been concluded that the RF plasma-induced infrared (IR) vibration absorption bands at 2805, 3010, and 3100 cm(-1) are attributable to the stretching vibration of hydrogen-bonded hydroxyl groups, and the band at 1407 cm(-1) is attributable to the bending vibration of (HO-)Al-O or (HO-)Si-O groupings with hydrogen-bonded hydroxyl groups. Structural alteration occurred on both the surface and subsurface region of the kaolinite during RF plasma treatment. Further structural alteration or adjustment was also observed on well-modified and well-deuterated kaolinite. There are two types of OD bands visible in the DRIFT spectra of this kaolinite, one type which decreased rapidly as a function of time in moist air, and the other which remained unchanged during the measurement. Furthermore, the appearance of broad IR bands at 3500-3100 cm(-1) as a result of deuteration is evidence of structural disturbance by RF plasma treatment lattice deuteration. An RF plasma-induced hydrogen bonding model on the surface of the kaolinite is proposed.

Large amplitude vibration of thermo-electro-mechanically stressed FGM laminated plates

This paper presents a large amplitude vibration analysis of pre-stressed functionally graded material (FGM) laminated plates that are composed of a shear deformable functionally graded layer and two surface-mounted piezoelectric actuator layers. Nonlinear governing equations of motion are derived within the context of Reddy's higher-order shear deformation plate theory to account for transverse shear strain and rotary inertia. Due to the bending and stretching coupling effect, a nonlinear static problem is solved first to determine the initial stress state and pre-vibration deformations of the plate that is subjected to uniform temperature change, in-plane forces and applied actuator voltage. By adding an incremental dynamic state to the pre-vibration state, the differential equations that govern the nonlinear vibration behavior of pre-stressed FGM laminated plates are derived. A semi-analytical method that is based on one-dimensional differential quadrature and Galerkin technique is proposed to predict the large amplitude vibration behavior of the laminated rectangular plates with two opposite clamped edges. Linear vibration frequencies and nonlinear normalized frequencies are presented in both tabular and graphical forms, showing that the normalized frequency of the FGM laminated plate is very sensitive to vibration amplitude, out-of-plane boundary support, temperature change, in-plane compression and the side-to-thickness ratio. The CSCF and CFCF plates even change the inherent hard-spring characteristic to soft-spring behavior at large vibration amplitudes. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Estudo de algumas propriedades mecânicas da madeira de um híbrido clonal de Eucalyptus urophylla X Eucalyptus grandis

A procura por madeiras oriundas de reflorestamentos destinadas à serraria é uma realidade já há muitos anos, principalmente aquelas das espécies do gênero Eucalyptus. Visando buscar novas informações importantes para esse mercado, este trabalho objetivou determinar algumas propriedades mecânicas da madeira de um híbrido clonal de Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis de duas idades e provenientes de talhadia simples e de reforma. Os resultados indicaram que a madeira desse híbrido apresenta boas características tecnológicas, destacando-se a segunda tora (a partir de 3 m) com as melhores propriedades de flexão estática (Módulo de Elasticidade - MOE e Módulo de Ruptura - MOR) e Compressão Axial das fibras. As árvores de maior idade (166 meses) e que sofreram dois desbastes apresentaram as melhores propriedades de flexão estática e compressão axial.

Influência da idade e da posição radial na flexão estática da madeira de Eucalyptus grandis Hill ex. Maiden

Este trabalho objetivou testar a variação da flexão estática da madeira de Eucalyptus grandis, ao longo da seção radial e sob quatro diferentes idades (10, 14, 20 e 25 anos), provenientes de talhões comerciais. As amostras foram retiradas da prancha diametral, de cada uma das 16 árvores (quatro para cada idade), tomadas de quatro posições eqüidistantes (0, 33, 66 e 100%), no sentido medula-casca, com oito repetições por posição. Verificou-se que os módulos de elasticidade (MOE) e de ruptura (MOR) apresentaram valores médios de 129.230 kgf/cm2 e 854 kgf/cm2, respectivamente, e ambos se mostraram positivamente correlacionados com a idade e com a posição radial, no sentido medula-casca. Os maiores valores foram conseguidos nas madeiras de 20 anos de idade e localizadas na região mais próxima da casca.

Sobre a atividade da consciência infeliz na Fenomenologia do Espírito de Hegel

Realizamos uma análise da atividade da Consciência Infeliz (unglücklichesBewusstsein), tal como foi exposta por G.W.F. Hegel em sua obraFenomenologia do Espírito(PhänomenologiedesGeistes), de 1807.A Consciência Infeliz é uma denominação hegeliana referente a uma consciência religiosa que se cinde em duas; um destes seus lados, ela aliena de si e tem por sua essência que reside no além, o Imutável; ao outro lado, ela mesma, assevera como o Mutável, inessente, residente no aquém. Toda a sua atividade resume-se a unir isto que ela põe como o infinitamente desunido, a saber, ela e sua essência, pois a consciência ainda não é ciente de que esta essência absoluta que ela opôs a si mesma nada mais é do que ela mesma. Isto resulta num tender singular para seu objeto Universal absoluto e ao mesmo tempo não querer maculá-lo com esta sua singularidade; numa atividade que deve absolutamente ser e não-ser, busca de algo que não pode nem deve ser buscado. Enquanto herdeira do pensamento estóico e cético, a Consciência Infeliz aparece como consciência contraditória, curvada sobre si mesma e sempre dolorida, que além de efetivar um movimento de negação para com o mundo do aquém e tudo o que lhe diz respeito, busca se libertar da dor que é ser portadora desta contraditoriedade que surge justamente daquela sua atitude negativa. A fim de que possamos fundamentar esta atitude Infeliz, realizamos em nosso primeiro capítulo uma investigação acerca de suas características peculiares nas esferas anteriores ao seu aparecimento, a saber, a esfera do Entendimento (Verstand), a dialética do Senhor e do Escravo e do Estoicismo e Ceticismo. No segundo capítulo, discorremos acerca do conceito e da atividade da Consciência Infeliz, bem como procuramos investigar a necessidade de sua superação a partir de uma análise de sua suprassunção no momento da Razão (Vernunft). Por fim, em nosso terceiro e último capítulo, procuramos refletir sobre em que medida se poderia afirmar que as consciências contemporâneas continuam agindo de maneira infeliz, e para tanto, nos apoiamos em breves leituras de S. Freud, pensador do ―mal-estar‖ moderno e Z.Bauman, pensador do ―mal-estar‖ contemporâneo.

Estudo do efeito da face sobre o equilíbrio de estruturas de contenção de solo reforçado sob condições de trabalho

Os métodos de análise de estruturas de contenção de solo reforçado sob condições de trabalho, em geral, desconsideram a contribuição da face para o equilíbrio da estrutura. Visando estudar a influência do peso específico da face e das propriedades relacionadas à rigidez da mesma sobre o desempenho das estruturas de solo reforçado, são realizadas simulações numéricas de diversas estruturas, utilizando a versão de dupla precisão do programa CRISP92-SC. Avalia-se, também, o emprego de diferentes tipos de elementos para a representação da face. Verifica-se que a face rígida impõe redução significativa das solicitações máximas de tração nos reforços e dos deslocamentos das estruturas de solo reforçado. A influência do peso específico da face sobre a estabilidade interna dos maciços reforçados mostrase desprezível e constata-se que a rigidez à flexão e a rigidez axial da face, função da sua geometria e do seu módulo de Young, são parâmetros influentes no comportamento das estruturas de contenção de solo reforçado. As variações da tração no reforço e da resultante de força cortante na face, em decorrência do enrijecimento da face, são analisadas e propõe-se uma relação entre elas. Quanto à forma de representação de uma face com rigidez expressiva, na simulação de uma estrutura de solo reforçado com o CRISP92-SC, é observado que a representação da face, seja por elementos de viga, seja por elementos quadriláteros, não altera os resultados da análise.

Implementação de formulações do método dos elementos de contorno para associação de placas no espaço

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016.

Electro-mechanical properties of triblock copolymer styrene-butadiene-styrene / carbon nanotube composites for large deformation sensor applications

Thermoplastic elastomer/carbon nanotube composites are studied for sensor applications due to their excellent mechanical and electrical properties. Piezoresisitive properties of tri-block copolymer styrene-butadiene-styrene (SBS)/ carbon nanotubes (CNT) prepared by solution casting have been investigated. Young modulus of the SBS/CNT composites increases with the amount of CNT filler content present in the samples, without losing the high strain deformation on the polymer matrix (~1500 %). Further, above the percolation threshold these materials are unique for the development of large deformation sensors due to the strong piezoresistive response. Piezoresistive properties evaluated by uniaxial stretching in tensile mode and 4-point bending showed a Gauge Factors up to 120. The excellent linearity obtained between strain and electrical resistance makes these composites interesting for large strain piezoresistive sensors applications.

Automatic prebent customized prosthesis for pectus excavatum minimally invasive surgery correction

Pectus excavatum is the most common deformity of the thorax. A minimally invasive surgical correction is commonly carried out to remodel the anterior chest wall by using an intrathoracic convex prosthesis in the substernal position. The process of prosthesis modeling and bending still remains an area of improvement. The authors developed a new system, i3DExcavatum, which can automatically model and bend the bar preoperatively based on a thoracic CT scan. This article presents a comparison between automatic and manual bending. The i3DExcavatum was used to personalize prostheses for 41 patients who underwent pectus excavatum surgical correction between 2007 and 2012. Regarding the anatomical variations, the soft-tissue thicknesses external to the ribs show that both symmetric and asymmetric patients always have asymmetric variations, by comparing the patients’ sides. It highlighted that the prosthesis bar should be modeled according to each patient’s rib positions and dimensions. The average differences between the skin and costal line curvature lengths were 84 ± 4 mm and 96 ± 11 mm, for male and female patients, respectively. On the other hand, the i3DExcavatum ensured a smooth curvature of the surgical prosthesis and was capable of predicting and simulating a virtual shape and size of the bar for asymmetric and symmetric patients. In conclusion, the i3DExcavatum allows preoperative personalization according to the thoracic morphology of each patient. It reduces surgery time and minimizes the margin error introduced by the manually bent bar, which only uses a template that copies the chest wall curvature.

Automatic prebent customized prosthesis for pectus excavatum minimally invasive surgery correction

Pectus excavatum is the most common deformity of the thorax. A minimally invasive surgical correction is commonly carried out to remodel the anterior chest wall by using an intrathoracic convex prosthesis in the substernal position. The process of prosthesis modeling and bending still remains an area of improvement. The authors developed a new system, i3DExcavatum, which can automatically model and bend the bar preoperatively based on a thoracic CT scan. This article presents a comparison between automatic and manual bending. The i3DExcavatum was used to personalize prostheses for 41 patients who underwent pectus excavatum surgical correction between 2007 and 2012. Regarding the anatomical variations, the soft-tissue thicknesses external to the ribs show that both symmetric and asymmetric patients always have asymmetric variations, by comparing the patients’ sides. It highlighted that the prosthesis bar should be modeled according to each patient’s rib positions and dimensions. The average differences between the skin and costal line curvature lengths were 84 ± 4 mm and 96 ± 11 mm, for male and female patients, respectively. On the other hand, the i3DExcavatum ensured a smooth curvature of the surgical prosthesis and was capable of predicting and simulating a virtual shape and size of the bar for asymmetric and symmetric patients. In conclusion, the i3DExcavatum allows preoperative personalization according to the thoracic morphology of each patient. It reduces surgery time and minimizes the margin error introduced by the manually bent bar, which only uses a template that copies the chest wall curvature.

Automatic prebent customized prosthesis for pectus excavatum minimally invasive surgery correction

Pectus excavatum is the most common deformity of the thorax. A minimally invasive surgical correction is commonly carried out to remodel the anterior chest wall by using an intrathoracic convex prosthesis in the substernal position. The process of prosthesis modeling and bending still remains an area of improvement. The authors developed a new system, i3DExcavatum, which can automatically model and bend the bar preoperatively based on a thoracic CT scan. This article presents a comparison between automatic and manual bending. The i3DExcavatum was used to personalize prostheses for 41 patients who underwent pectus excavatum surgical correction between 2007 and 2012. Regarding the anatomical variations, the soft-tissue thicknesses external to the ribs show that both symmetric and asymmetric patients always have asymmetric variations, by comparing the patients’ sides. It highlighted that the prosthesis bar should be modeled according to each patient’s rib positions and dimensions. The average differences between the skin and costal line curvature lengths were 84 ± 4 mm and 96 ± 11 mm, for male and female patients, respectively. On the other hand, the i3DExcavatum ensured a smooth curvature of the surgical prosthesis and was capable of predicting and simulating a virtual shape and size of the bar for asymmetric and symmetric patients. In conclusion, the i3DExcavatum allows preoperative personalization according to the thoracic morphology of each patient. It reduces surgery time and minimizes the margin error introduced by the manually bent bar, which only uses a template that copies the chest wall curvature.

Real-time hand tracking for rehabilitation and character animation

Hand and finger tracking has a major importance in healthcare, for rehabilitation of hand function required due to a neurological disorder, and in virtual environment applications, like characters animation for on-line games or movies. Current solutions consist mostly of motion tracking gloves with embedded resistive bend sensors that most often suffer from signal drift, sensor saturation, sensor displacement and complex calibration procedures. More advanced solutions provide better tracking stability, but at the expense of a higher cost. The proposed solution aims to provide the required precision, stability and feasibility through the combination of eleven inertial measurements units (IMUs). Each unit captures the spatial orientation of the attached body. To fully capture the hand movement, each finger encompasses two units (at the proximal and distal phalanges), plus one unit at the back of the hand. The proposed glove was validated in two distinct steps: a) evaluation of the sensors’ accuracy and stability over time; b) evaluation of the bending trajectories during usual finger flexion tasks based on the intra-class correlation coefficient (ICC). Results revealed that the glove was sensitive mainly to magnetic field distortions and sensors tuning. The inclusion of a hard and soft iron correction algorithm and accelerometer and gyro drift and temperature compensation methods provided increased stability and precision. Finger trajectories evaluation yielded high ICC values with an overall reliability within application’s satisfying limits. The developed low cost system provides a straightforward calibration and usability, qualifying the device for hand and finger tracking in healthcare and animation industries.

Modeling, control and simulation of full-power converter wind turbines equipped with permanent magnet synchronous generator

In this paper, two wind turbines equipped with a permanent magnet synchronous generator (PMSG) and respectively with a two-level or a multilevel converter are simulated in order to access the malfunction transient performance. Three different drive train mass models, respectively, one, two and three mass models, are considered in order to model the bending flexibility of the blades. Moreover, a fractional-order control strategy is studied comparatively to a classical integer-order control strategy. Computer simulations are carried out, and conclusions about the total harmonic distortion (THD) of the electric current injected into the electric grid are in favor of the fractional-order control strategy.

Caracterização mecânica de misturas betuminosas a aplicar em infra-estruturas de transportes

A maioria das infra-estruturas de transportes, nomeadamente os pavimentos rodoviários e aeroportuários, são constituídas por misturas betuminosas, o que permite um bom desempenho e uma adequada durabilidade, nas condições usuais de serviço. As misturas betuminosas são ainda amplamente utilizadas na construção de zonas de estacionamento de veículos, tendo-se verificado recentemente a sua aplicação também em infra-estruturas ferroviárias. Face à necessidade de melhorar o desempenho das vias-férreas, permitindo uma concepção mais durável de linhas de alta velocidade e uma redução dos custos da sua manutenção, tem-se vindo a desenvolver diversos estudos para promover a utilização de novos materiais, principalmente através da incorporação de misturas betuminosas. O presente trabalho tem como objectivo a caracterização do comportamento mecânico de misturas betuminosas a aplicar em infra-estruturas de transportes. Como metodologia para o estudo do comportamento mecânico das misturas betuminosas foram realizados em laboratório ensaios de cargas repetidas, nomeadamente, ensaios de flexão em quatro pontos para determinação da rigidez e da resistência à fadiga e ensaios de compressão triaxiais cíclicos para avaliação do comportamento à deformação permanente. A resistência à fadiga das misturas betuminosas em estudo foi avaliada através do ensaio de flexão em quatro pontos, com extensão controlada, e aplicação de um carregamento sinusoidal com diferentes frequências, de acordo com o procedimento de ensaio da norma europeia EN 12697-24 (2004 + A1: 2007). A resistência à deformação permanente das misturas betuminosas foi analisada através de ensaios de compressão triaxiais cíclicos, submetendo-as a uma tensão de confinamento estática pela aplicação parcial de vácuo e a uma pressão axial cíclica sob a forma rectangular, de acordo com a norma europeia EN 12697-25 (2004). O conhecimento destas propriedades mecânicas assume particular importância ao nível da formulação das misturas betuminosas, do dimensionamento de uma estrutura ou do estabelecimento de uma adequada solução para uma obra de reabilitação duma infra-estrutura de transportes. Para este estudo foi utilizado um modelo físico construído numa fossa no LNEC, com o propósito de serem testadas três substruturas ferroviárias não convencionais, utilizando sub-balastro betuminoso. A selecção das substruturas foi efectuada após uma análise de várias secções de estruturas já testadas e aplicadas noutros países, de forma a proporcionar comparações fiáveis entre elas. Os resultados obtidos mostraram que a mistura betuminosa AC20 base 50/70 (MB) aplicada na camada de sub-balastro é adequada para ser aplicada nas infra-estruturas de transportes pois apresenta um bom desempenho à fadiga e à deformação permanente. Através dos ensaios efectuados foi ainda possível entender a importante influência das características volumétricas, principalmente da porosidade para o bom comportamento da mistura betuminosa.