Freeform Skeletal Shape Optimization of Compliant Mechanisms

Compliant mechanisms are elastic continua used to transmit or transform force and motion mechanically. The topology optimization methods developed for compliant mechanisms also give the shape for a chosen parameterization of the design domain with a fixed mesh. However, in these methods, the shapes of the flexible segments in the resulting optimal solutions are restricted either by the type or the resolution of the design parameterization. This limitation is overcome in this paper by focusing on optimizing the skeletal shape of the compliant segments in a given topology. It is accomplished by identifying such segments in the topology and representing them using Bezier curves. The vertices of the Bezier control polygon are used to parameterize the shape-design space. Uniform parameter steps of the Bezier curves naturally enable adaptive finite element discretization of the segments as their shapes change. Practical constraints such as avoiding intersections with other segments, self-intersections, and restrictions on the available space and material, are incorporated into the formulation. A multi-criteria function from our prior work is used as the objective. Analytical sensitivity analysis for the objective and constraints is presented and is used in the numerical optimization. Examples are included to illustrate the shape optimization method.

Finite element simulations of notch tip fields in magnesium single crystals

Recent experiments using three point bend specimens of Mg single crystals have revealed that tensile twins of {10 (1) over bar2}-type form profusely near a notch tip and enhance the fracture toughness through large plastic dissipation. In this work, 3D finite element simulations of these experiments are carried out using a crystal plasticity framework which includes slip and twinning to gain insights on the mechanics of fracture. The predicted load-displacement curves, slip and tensile twinning activities from finite element analysis corroborate well with the experimental observations. The numerical results are used to explore the 3D nature of the crack tip stress, plastic slip and twin volume fraction distributions near the notch root. The occurrence of tensile twinning is rationalized from the variation of normal stress ahead of the notch tip. Further, deflection of the crack path at twin-twin intersections observed in the experiments is examined from an energy standpoint by modeling discrete twins close to the notch root.

A Smooth Discretization Bridging Finite Element and Mesh-free Methods Using Polynomial Reproducing Simplex Splines

This work sets forth a `hybrid' discretization scheme utilizing bivariate simplex splines as kernels in a polynomial reproducing scheme constructed over a conventional Finite Element Method (FEM)-like domain discretization based on Delaunay triangulation. Careful construction of the simplex spline knotset ensures the success of the polynomial reproduction procedure at all points in the domain of interest, a significant advancement over its precursor, the DMS-FEM. The shape functions in the proposed method inherit the global continuity (Cp-1) and local supports of the simplex splines of degree p. In the proposed scheme, the triangles comprising the domain discretization also serve as background cells for numerical integration which here are near-aligned to the supports of the shape functions (and their intersections), thus considerably ameliorating an oft-cited source of inaccuracy in the numerical integration of mesh-free (MF) schemes. Numerical experiments show the proposed method requires lower order quadrature rules for accurate evaluation of integrals in the Galerkin weak form. Numerical demonstrations of optimal convergence rates for a few test cases are given and the method is also implemented to compute crack-tip fields in a gradient-enhanced elasticity model.

A stabilization approach for mesh-free simulations of systems developing shocks or extreme strain localizations

A new stabilization scheme, based on a stochastic representation of the discretized field variables, is proposed with a view to reduce or even eliminate unphysical oscillations in the mesh-free numerical simulations of systems developing shocks or exhibiting localized bands of extreme deformation in the response. The origin of the stabilization scheme may be traced to nonlinear stochastic filtering and, consistent with a class of such filters, gain-based additive correction terms are applied to the simulated solution of the system, herein achieved through the element-free Galerkin method, in order to impose a set of constraints that help arresting the spurious oscillations. The method is numerically illustrated through its Applications to inviscid Burgers' equations, wherein shocks may develop as a result of intersections of the characteristics, and to a gradient plasticity model whose response is often characterized by a developing shear band as the external load is gradually increased. The potential of the method in stabilized yet accurate numerical simulations of such systems involving extreme gradient variations in the response is thus brought forth. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Parameterized Algorithms and Kernels for 3-Hitting Set with Parity Constraints

The 3-Hitting Set problem involves a family of subsets F of size at most three over an universe U. The goal is to find a subset of U of the smallest possible size that intersects every set in F. The version of the problem with parity constraints asks for a subset S of size at most k that, in addition to being a hitting set, also satisfies certain parity constraints on the sizes of the intersections of S with each set in the family F. In particular, an odd (even) set is a hitting set that hits every set at either one or three (two) elements, and a perfect code is a hitting set that intersects every set at exactly one element. These questions are of fundamental interest in many contexts for general set systems. Just as for Hitting Set, we find these questions to be interesting for the case of families consisting of sets of size at most three. In this work, we initiate an algorithmic study of these problems in this special case, focusing on a parameterized analysis. We show, for each problem, efficient fixed-parameter tractable algorithms using search trees that are tailor-made to the constraints in question, and also polynomial kernels using sunflower-like arguments in a manner that accounts for equivalence under the additional parity constraints.

Prediction of electronically nonadiabatic decomposition mechanisms of isolated gas phase nitrogen-rich energetic salt: Guanidium-triazolate

Electronically nonadiabatic decomposition pathways of guanidium triazolate are explored theoretically. Nonadiabatically coupled potential energy surfaces are explored at the complete active space self-consistent field (CASSCF) level of theory. For better estimation of energies complete active space second order perturbation theories (CASPT2 and CASMP2) are also employed. Density functional theory (DFT) with B3LYP functional and MP2 level of theory are used to explore subsequent ground state decomposition pathways. In comparison with all possible stable decomposition products (such as, N-2, NH3, HNC, HCN, NH2CN and CH3NC), only NH3 (with NH2CN) and N-2 are predicted to be energetically most accessible initial decomposition products. Furthermore, different conical intersections between the S-1 and S-0 surfaces, which are computed at the CASSCF(14,10)/6-31G(d) level of theory, are found to play an essential role in the excited state deactivation process of guanidium triazolate. This is the first report on the electronically nonadiabatic decomposition mechanisms of isolated guanidium triazolate salt. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Internal resonance of an L-shaped beam with a limit stop .1. Free vibration

Real-life structures often possess piecewise stiffness because of clearances or interference between subassemblies. Such an aspect can alter a system's fundamental free vibration response and leads to complex mode interaction. The free vibration behaviour of an L-shaped beam with a limit stop is analyzed by using the frequency response function and the incremental harmonic balance method. The presence of multiple internal resonances, which involve interactions among the first five modes and are extremely complex, have been discovered by including higher harmonics in the analysis. The results show that mode interaction may occur if the higher harmonics of a vibration mode are close to the natural frequency of a higher mode. The conditions for the existence of internal resonance are explored, and it is shown that a prerequisite is the presence of bifurcation points in the form of intersecting backbone curves. A method to compute such intersections by using only one harmonic in the free vibration solution is proposed. (C) 1996 Academic Press Limited

Razões, sentimentos e projetos profissionais: experiência dos vestibulandosas (Vitória, ES, 2009 - 2010)

Dar nitidez aos sentimentos e razões que emergem das experiências dos vestibulandos de Vitória-ES, entre 2009-2010, e que os movem em direção a seus projetos profissionais é objetivo deste trabalho. A noção de projeto aqui utilizada (VELHO, 1999) afasta-se da clássica compreensão liberal do ser humano, autônomo, livre e único, responsável por seus sucessos e fracassos, subjacente a estudos sobre escolha profissional. A ideia proposta é que campo de experiências dos sujeitos marca seus projetos profissionais, mas que suas condutas deliberadas, não necessariamente racionais, expõem certas expectativas de vida, quaisquer que sejam as posições sociais desses sujeitos. Para o exame dessas expectativas, esses sujeitos foram vistos em suas relações sociais - nas interseções de classes, gênero, de cor da pele, de gerações, etc. Reconheceu-se, ainda, que razões e sentimentos (WILLIAMS, 1969), também forjam projetos profissionais de sujeitos sob diversas condições sociais e apesar delas. Por considerar que esses projetos portam manifestações humanas, nem sempre perceptíveis e tantas vezes encobertas, a metáfora do rizoma (DELEUZE; GUATTARI, 2004), foi de utilidade metodológica. Alguns indícios (GINZBURG, 2007), sugeriram caminhos de pesquisa e alguns dos significados aos sujeitos para que esses projetos pudessem ser detectados. A perspectiva da longa duração histórica e dos tempos múltiplos presidiu o exame de trajetórias selecionadas de um conjunto de sujeitos pesquisados entre os anos 2009-2010, o que favoreceu a percepção de continuidades históricas, mas também a ocorrência de mudanças de certas tendências sociais. Dois cursos de pré-vestibular, um público e um privado, em Vitória, ES, nessa conjuntura, mostraram um pouco da pluralidade de expectativas de diferentes jovens - pobres, de classes média e alta, homens e mulheres, brancos, negros e pardos, mais novos e mais velhos em relação ao ensino superior presente em seus projetos profissionais. Razões e sentimentos que os movem e que se movem, nem sempre examinados em estudos sobre a matéria, foram expostos. Contribuições de Elias (1990), de R. Williams (1969), de Bourdieu (2003, 2009), de E. P. Thompson (2002), de Löwy (1990), entre outros, apoiaram evidências de que as relações indivíduo e sociedade, sempre plurais e complexas, expressam apenas partes de seus sentidos civilizadores. Para reduzir incertezas, recorreu-se a dados macrossociais e microssociais (REVEL, 1998). Entrevistas com tais jovens e coordenadores de seus cursos, observações advindas de dinâmica de grupo e, também, exame de publicações oficiais, de periódicos de divulgação de matéria sobre vestibular, entre 2009-2010, situaram um trato de escalas analíticas de difícil exercício. Para além das relações de classes, gênero, cor da pele, geração etc., pode-se concluir que esses sujeitos, por razões e sentimentos variados, com seus projetos profissionais, tanto se deslocam de suas posições sociais de origem como as mantêm, mas todos, em suas novas experiências e de diferentes modos, também se preparam para atuar sobre os sentidos civilizadores de seu tempo.

Imidazolium-Based Organic Structure Directing Agents for the Synthesis of Microporous Materials

The central theme of this thesis is the use of imidazolium-based organic structure directing agents (OSDAs) in microporous materials synthesis. Imidazoliums are advantageous OSDAs as they are relatively inexpensive and simple to prepare, show robust stability under microporous material synthesis conditions, have led to a wide range of products, and have many permutations in structure that can be explored. The work I present involves the use of mono-, di-, and triquaternary imidazolium-based OSDAs in a wide variety of microporous material syntheses. Much of this work was motivated by successful computational predictions (Chapter 2) that led me to continue to explore these types of OSDAs. Some of the important discoveries with these OSDAs include the following: 1) Experimental evaluation and confirmation of a computational method that predicted a new OSDA for pure-silica STW, a desired framework containing helical pores that was previously very difficult to synthesize. 2) Discovery of a number of new imidazolium OSDAs to synthesize zeolite RTH, a zeolite desired for both the methanol-to-olefins reaction as well as NOX reduction in exhaust gases. This discovery enables the use of RTH for many additional investigations as the previous OSDA used to make this framework was difficult to synthesize, such that no large scale preparations would be practical. 3) The synthesis of pure-silica RTH by topotactic condensation from a layered precursor (denoted CIT-10), that can also be pillared to make a new framework material with an expanded pore system, denoted CIT-11, that can be calcined to form a new microporous material, denoted CIT-12. CIT-10 is also interesting since it is the first layered material to contain 8 membered rings through the layers, making it potentially useful in separations if delamination methods can be developed. 4) The synthesis of a new microporous material, denoted CIT-7 (framework code CSV) that contains a 2-dimensional system of 8 and 10 membered rings with a large cage at channel intersections. This material is especially important since it can be synthesized as a pure-silica framework under low-water, fluoride-mediated synthesis conditions, and as an aluminosilicate material under hydroxide mediated conditions. 5) The synthesis of high-silica heulandite (HEU) by topotactic condensation as well as direct synthesis, demonstrating new, more hydrothermally stable compositions of a previously known framework. 6) The synthesis of germanosilicate and aluminophosphate LTA using a triquaternary OSDA. All of these materials show the diverse range of products that can be formed from OSDAs that can be prepared by straightforward syntheses and have made many of these materials accessible for the first time under facile zeolite synthesis conditions.

O quebra-nozes de Machado de Assis: crítica e nacionalismo

Esta tese visa a analisar três perspectivas nacionalistas oferecidas pela obra crítica de Machado de Assis. Buscamos, inicialmente, a feição intelectual do jovem Machado no interior do projeto romântico-nacionalista, com o qual estava alinhado e do qual se afastaria paulatinamente. Para tanto, foi cotejado, inicialmente, com dois militantes daquele nacionalismo defensivo: Santiago Nunes Ribeiro e Joaquim Norberto de Sousa Silva. Esse lugar de onde falava Machado ganha em definição num segundo momento, quando empreendemos a análise comparativa de seus textos com os de Macedo Soares e José de Alencar. Sobretudo entre 1859 e 1872, Machado de Assis construiria sua crítica teatral, tornando-se um paladino da comédia realista francesa. A primeira face nacionalista de sua crítica afirma-se nesse profundo envolvimento de Machado com o projeto de um teatro brasileiro pautado no potencial pedagógico da alta comédia. A segunda perspectiva nacionalista define-se à medida que se define o classicismo moderno de Machado, uma articulação muito pessoal de sua visão universalista com a já instaurada modernidade literária. Para a análise desse viés, usamos o corpus de sua crítica literária construída como gênero autônomo, oferecida convencionalmente ao público, por via da qual escritores e leitores se habilitariam a intervir na sociedade, cumprindo, patrioticamente, a missão para a qual a literatura os preparara. A partir de 1883, depois de quase cinco anos afastado da crônica, Machado a retoma, usando-a para exercitar, mais franca e assiduamente, uma particular teoria da cultura brasileira e, paralelamente, uma espécie de busca de nosso caráter nacional. Dessa forma, seu nacionalismo, numa terceira angulação, orienta-se para a experiência humana, que, entre incorporar o fundamento externo e resistir a ele, acaba por formar algo irremediavelmente brasileiro; essa crônica, portanto, carrega uma crítica de feição cultural, no sentido de Machado ter-se comprometido com significações e valores de nossa vida social. Ao examiná-lo como escritor que, inicialmente, se postou contra o colonialismo cultural; que, a seguir, se engajou num projeto civilizatório conduzido pelo teatro e pela literatura e que, por fim, investigou a sensibilidade coletiva brasileira a partir de suas representações culturais, esta tese faculta uma apreensão mais criteriosa das interseções entre os temas nacionalismo e Machado de Assis

Heróis ex-cêntricos, gêneros retorcidos e discursos irreais: fantasia e ficção científica desconstruídos nas obras de Angela Carter e China Miéville

Este trabalho tem como objetivo investigar pontos de convergência nas obras de dois autores britânicos, Angela Carter (1940-1992) e China Miéville (1972- ). Os romances a serem estudados são Nights at the circus (1984) e The infernal desire machines of Doctor Hoffman (1972), de Angela Carter, e Perdido Street Station (2000) e The city & the city (2009), de China Miéville, e, como ponto de partida, ambos demonstram elos representativos com a ficção de gênero, evidenciados pelas obras escolhidas. Ao esmiuçar paralelos entre os romances, busca-se em especial dissecar as interseções temáticas e estilísticas, bem como as divergências e contradições que despertem interesse. Entre os temas investigados está a alteridade e o hibridismo ambos autores fazem uso de personagens ex-cêntricos e usam o hibridismo de modo a acentuar a Alteridade reservada ao Outro. Também será examinada a abordagem dos autores à ficção de gênero e o tratamento reservado aos tropos e clichês da Ficção Científica e da Fantasia. Por fim, a pesquisa observará o conceito que ambos compartilham de que discursos podem não ser uma mera reflexão da realidade, mas também criar e moldar o que tomamos por real. A todos os temas são aplicadas a teoria e crítica do pós-modernismo, além do material específico que lida com a ficção especulativa, Fantasia e Ficção Científica

Vulnerabilidade de enfermeiros no cuidado a pacientes com HIV/Aids: um estudo de representações sociais

Vulnerabilidade e empoderamento apresentam-se como elementos presentes na vida profissional e pessoal dos enfermeiros. Delimitou-se como objeto de estudo as representações sociais elaboradas por enfermeiros que cuidam de pacientes com HIV/Aids acerca de sua vulnerabilidade no contexto do cuidar em enfermagem. O objetivo geral foi analisar as representações sociais construídas por enfermeiros acerca de sua vulnerabilidade no contexto do cuidado que exercem. Trata-se de pesquisa qualitativa, descritiva e exploratória, orientada pelo referencial teórico-metodológico das Representações Sociais em sua abordagem processual. Participaram do estudo trinta enfermeiros de um hospital público municipal do Rio de Janeiro. Como técnicas de coleta de dados foram utilizados o questionário sociodemográfico e a entrevista semiestruturada em profundidade. Como técnica de análise de dados adotou-se a análise de conteúdo temático-categorial proposta por Bardin, sistematizada por Oliveira e operacionalizada pelo software QSR NVivo 9.0. Entre os sujeitos, há predomínio do gênero feminino, da faixa etária de 41 a 45 anos, da realização de pós-graduação lato sensu e de tempo de atuação mínimo de 16 anos em HIV/Aids. Sete categorias emergiram na segmentação do material discursivo: 1) O acesso a informações, a formação profissional e o desenvolvimento da naturalização da aids através da experiência: elementos de vulnerabilidade e de empoderamento; 2) A instituição hospitalar e sua infraestrutura como polo de vulnerabilidade e de empoderamento nas construções simbólicas de enfermeiros que cuidam de pacientes com HIV/Aids; 3) Entre o risco e a prevenção: a vulnerabilidade e o empoderamento no contexto dos acidentes ocupacionais biológicos e as práticas preventivas adotadas por enfermeiros frente ao HIV/Aids no cotidiano hospitalar; 4) Relações interpessoais entre enfermeiro e paciente soropositivo para o HIV enquanto mediadoras da vulnerabilidade e do empoderamento de ambos; 5) As limitações psíquicas enfrentadas por enfermeiros no vivenciar do trabalho junto a portadores do HIV/Aids; 6) A busca pela espiritualidade e pela religiosidade como bases de apoio para a vida profissional contextualizada na aids; e 7) O HIV e a aids no contexto de diferentes modalidades de relacionamento: a presença do risco como elemento organizador da discursividade. Na vida profissional, as representações sociais da vulnerabilidade são compostas pela fragilidade, pelo risco e pela dificuldade. O empoderamento, por sua vez, emerge sustentado por um tripéformado pela proteção, suporte e satisfação como elementosdo bem-estar. Na vida pessoal, o risco possui centralidade nas representações. Já o empoderamento se mostra oriundo do bem-estar e da proteção. Conclui-se que a reconstrução sociocognitiva da vulnerabilidade e do empoderamento permitiu o acesso ao arsenal simbólico do qual o grupo dispõe para a superação do que o ameaça. Vulnerabilidade e empoderamento são, portanto, diversificados e mutáveis em suas bases e produtos e, em movimentos de balanço e contrabalanço, corporificam a díade vulnerabilidade-empoderamento.

立方反射镜失调特性的研究

结合理想坐标系下立方镜镜面微小倾斜后其三个平面法线坐标，利用刚体微量转动的反射法线向量公式，获得非理想立方镜反射矩阵；为了研究在光斜入射时镜面倾斜对出射光方向的影响，利用立方镜绕顶点旋转等效于光斜入射的方法，计算出光束夹角δ与单一镜面偏差角ε和立方镜旋转角θ之间的关系式；对于理想情况下的立方镜，利用几何光学可以证明出射光与入射光不但平行，而且过顶点作任意截面交于两光线所得的两个交点关于顶点对称，从而计算出立方镜绕顶点以外任意轴旋转造成出射光束相对原出射光的偏移量与旋转角关系式，理论计算值与实验数据吻合得很

A demanda por deuses: religião, globalização e culturas locais

Nesta tese serão discutidas as principais interseções entre a expansão do pentecostalismo protestante e as culturas locais que são alvo de sua ação evangelizadora. Mais especificamente, pretendemos demonstrar, a partir de estudos realizados em algumas regiões do estado de Minas Gerais e Norte de Portugal, de que forma certas conformações culturais mostram-se extremamente refratárias à implantação e limitam o crescimento das igrejas pentecostais. Nesse sentido, procuramos relativizar algumas vertentes teóricas que têm sido chamadas de paradigma da escolha racional em religião, que em um salto para fora da teoria sociológica de entendimento da religião busca na Economia seus principais fundamentos. De forma diversa, nesta tese defender-se-á que processos histórico-estruturais influenciam a demanda por religião e que a produção e principalmente o consumo dos bens religiosos estão imersos nas relações sociais face-a-face. Desta maneira, não acreditamos serem as regulações estatais a principal variável quando se trata de diversidade religiosa. Outros sim, pensamos que este papel cabe às relações societais, que limitam e regulam o trânsito dos indivíduos entre as denominações religiosas.

Praticantes de mundos: a invenção de cotidianos discentes em uma universidade

A presente pesquisa pretendeu discutir a importância de se oferecer atenção às inventivas redes relacionais discentes construídas no cotidiano da Universidade Federal de Viçosa/MG (UFV); sendo essas redes entendidas como produtoras de diferentes currículos e conhecimentos não institucionalizados na universidade. Assim, a partir da análise da construção de um grupo estudantil de diversidade sexual chamado Primavera nos Dentes, buscou-se cartografar diferentes modos de subjetivação da experiência discente que transversalizava aquele grupo e, por conseguinte, os enovelamentos políticos, sociais e desejantes com os quais o Primavera se cumpliciava. Tais cumplicidades se tornaram indicadoras da existência de uma vida estudantil plural que estava urdida em universos de sentido que não se restringiam apenas ao estudo das sexualidades. Acompanhado, portanto, a partir de suas interseções e seus contágios com diferentes processos grupais, encontramos que as dinâmicas do grupo Primavera nos Dentes construíam ramificações e conflitos que se estendiam ao Movimento Estudantil, a proposições político-partidárias, a orientações religiosas, a movimentos sociais diversos (como o MST, a Marcha Mundial das Mulheres, o Movimentos dos Atingidos por Barragens) que postulavam diferentes propostas revolucionárias para a universidade e para sociedade em geral. Assim, ao acompanhar as dinâmicas de um grupo pontual, invisível e institucionalmente frágil como o Primavera nos Dentes, fomos apresentados a redes de relações (geralmente ignoradas pela Administração Superior da universidade) que fomentavam outros conhecimentos e que também interferiam nos modos como os estudantes nelas envolvidos praticavam não apenas a UFV, mas também suas próprias vidas fora da instituição.