塑性力学和细观力学文集

Analytical efficiency evaluation of a network mobility management protocol for Intelligent Transportation Systems

One of the major concerns in an Intelligent Transportation System (ITS) scenario, such as that which may be found on a long-distance train service, is the provision of efficient communication services, satisfying users' expectations, and fulfilling even highly demanding application requirements, such as safety-oriented services. In an ITS scenario, it is common to have a significant amount of onboard devices that comprise a cluster of nodes (a mobile network) that demand connectivity to the outside networks. This demand has to be satisfied without service disruption. Consequently, the mobility of the mobile network has to be managed. Due to the nature of mobile networks, efficient and lightweight protocols are desired in the ITS context to ensure adequate service performance. However, the security is also a key factor in this scenario. Since the management of the mobility is essential for providing communications, the protocol for managing this mobility has to be protected. Furthermore, there are safety-oriented services in this scenario, so user application data should also be protected. Nevertheless, providing security is expensive in terms of efficiency. Based on this considerations, we have developed a solution for managing the network mobility for ITS scenarios: the NeMHIP protocol. This approach provides a secure management of network mobility in an efficient manner. In this article, we present this protocol and the strategy developed to maintain its security and efficiency in satisfactory levels. We also present the developed analytical models to analyze quantitatively the efficiency of the protocol. More specifically, we have developed models for assessing it in terms of signaling cost, which demonstrates that NeMHIP generates up to 73.47% less signaling compared to other relevant approaches. Therefore, the results obtained demonstrate that NeMHIP is the most efficient and secure solution for providing communications in mobile network scenarios such as in an ITS context.

线性压电材料的有限元分析

本文利用线性压电学理论，编制了线性压电材料四结点等参有限元程序，进行了校核，并对PZT-5A材料压电智能元件和压电材料标准断裂试进行了计算，计算包括：①采用实际工程应用的压电智能元件尺寸，计算了元件的压电响应；并针对元件内部电极尖端区域容易引起破坏的现象，计算了该区域的奇异应力、应变场及电场。②计算了加力和加电两种情况下压电材料标准断裂试件应力强度因子影响系数F_I和电位移强度因子影响系数F_D。裂纹面边界条件采用D-P条件，试件包括紧凑拉伸标准试件和三点弯曲标准试件。③应用Lagrange乘子法将Parton裂纹边界条件加于有限元程序中，计算了上述两种标准断裂试件的F_I和F_D，计算结果与采用D-P裂纹边界条件的计算结果有很大差异。

High Order Multi-Moment Constrained Finite Volume Method. Part I: Basic Formulation

A new high-order finite volume method based on local reconstruction is presented in this paper. The method, so-called the multi-moment constrained finite volume (MCV) method, uses the point values defined within single cell at equally spaced points as the model variables (or unknowns). The time evolution equations used to update the unknowns are derived from a set of constraint conditions imposed on multi kinds of moments, i.e. the cell-averaged value and the point-wise value of the state variable and its derivatives. The finite volume constraint on the cell-average guarantees the numerical conservativeness of the method. Most constraint conditions are imposed on the cell boundaries, where the numerical flux and its derivatives are solved as general Riemann problems. A multi-moment constrained Lagrange interpolation reconstruction for the demanded order of accuracy is constructed over single cell and converts the evolution equations of the moments to those of the unknowns. The presented method provides a general framework to construct efficient schemes of high orders. The basic formulations for hyperbolic conservation laws in 1- and 2D structured grids are detailed with the numerical results of widely used benchmark tests. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Various algorithms for optimization and learning in adaptive systems

This thesis discusses various methods for learning and optimization in adaptive systems. Overall, it emphasizes the relationship between optimization, learning, and adaptive systems; and it illustrates the influence of underlying hardware upon the construction of efficient algorithms for learning and optimization. Chapter 1 provides a summary and an overview.

Chapter 2 discusses a method for using feed-forward neural networks to filter the noise out of noise-corrupted signals. The networks use back-propagation learning, but they use it in a way that qualifies as unsupervised learning. The networks adapt based only on the raw input data-there are no external teachers providing information on correct operation during training. The chapter contains an analysis of the learning and develops a simple expression that, based only on the geometry of the network, predicts performance.

Chapter 3 explains a simple model of the piriform cortex, an area in the brain involved in the processing of olfactory information. The model was used to explore the possible effect of acetylcholine on learning and on odor classification. According to the model, the piriform cortex can classify odors better when acetylcholine is present during learning but not present during recall. This is interesting since it suggests that learning and recall might be separate neurochemical modes (corresponding to whether or not acetylcholine is present). When acetylcholine is turned off at all times, even during learning, the model exhibits behavior somewhat similar to Alzheimer's disease, a disease associated with the degeneration of cells that distribute acetylcholine.

Chapters 4, 5, and 6 discuss algorithms appropriate for adaptive systems implemented entirely in analog hardware. The algorithms inject noise into the systems and correlate the noise with the outputs of the systems. This allows them to estimate gradients and to implement noisy versions of gradient descent, without having to calculate gradients explicitly. The methods require only noise generators, adders, multipliers, integrators, and differentiators; and the number of devices needed scales linearly with the number of adjustable parameters in the adaptive systems. With the exception of one global signal, the algorithms require only local information exchange.

The electron trajectory in a relativistic femtosecond laser pulse

In this report, we start from Lagrange equation and analyze theoretically the electron dynamics in electromagnetic field. By solving the relativistic government equations of electron, the trajectories of an electron in plane laser pulse, focused laser pulse have been given for different initial conditions. The electron trajectory is determined by its initial momentum, the amplitude, spot size and polarization of the laser pulse. The optimum initial momentum of the electron for LSS (laser synchrotron source) is obtained. Linear polarized laser is more advantaged than circular polarized laser for generating harmonic radiation.

Análisis Dinámico de mecanismos paralelos con requisitos de diseño mecatrónico

[ES]El objetivo del presente TFG es el Análisis Dinámico de mecanismos paralelos según las necesidades de la mecatrónica. La mecatrónica requiere expresiones explícitas de las fuerzas motoras que sólo dependen de las propias posiciones, velocidades y aceleraciones en los accionamientos. Ello requiere métodos avanzados de la mecánica analítica de sólido rígido. Concretamente se han desarrollado la ecuación de Lagrange modificada (según [11]) y la ecuación de Boltzmann-Hamel modificada, siendo esta última una aportación de este TFG. Como aplicación práctica se ha programado un modelo mecatrónico para un manipulador paralelo 5R y se ha optimizado el diseño de una Multi Axis Simulation Table 3PRS.

Uncovering the Lagrangian from observations of trajectories

We approach the problem of automatically modeling a mechanical system from data about its dynamics, using a method motivated by variational integrators. We write the discrete Lagrangian as a quadratic polynomial with varying coefficients, and then use the discrete Euler-Lagrange equations to numerically solve for the values of these coefficients near the data points. This method correctly modeled the Lagrangian of a simple harmonic oscillator and a simple pendulum, even with significant measurement noise added to the trajectories.

Tendência temporal do índice de massa corporal em alistados do Brasil (1980-2005)

Apesar da crescente prevalência da obesidade em países desenvolvidos e em desenvolvimento, há pouca evidência da associação com fatores ambientais. Objetivos: Investigar a evolução temporal do IMC em jovens alistados do sexo masculino de 18 anos no Brasil entre 1980 e 2005; identificar pontos específicos de maior variância na série temporal e comparar pontos específicos no tempo, a evolução temporal do IMC com as mudanças socioeconômicas no Brasil. Métodos: O presente estudo explorou uma série temporal de 26 anos em homens brasileiros que se alistaram no período de 1980 a 2005. A amostra compreendeu cerca de 35-40% de todos os jovens brasileiros de 18 anos de idade. O peso corporal e a estatura foram obtidos no momento do exame médico durante o alistamento militar. Todas as mensurações antropométricas foram realizadas por pessoal especializado e treinado. As prevalências do sobrepeso e da obesidade foram calculadas com intervalos de confiança de 95%. Com a finalidade de testar a presença de heterocedasticidade na série do IMC, realizou-se o teste de Multiplicador de Lagrange (LM). Para os pontos no tempo, com oscilações acima da média do IMC, variáveis dummies foram testadas utilizando-se o modelo ARCH (Autoregressivo de Heterocedasticidade Condicionada), com um nível de significância de p <0,05. Para aqueles pontos no tempo com oscilações acima da média do IMC (anos de 1985, 1994 e 2000), variáveis dummy foram incluídos sob a hipótese foi de que a taxa de crescimento do IMC não fosse a mesma ao longo da série temporal. Para as possíveis explicações para os aumentos bruscos na curva do IMC, foram consideradas as alterações nos principais indicadores econômicos do Brasil (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística e Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada). Os fatores econômicos analisados foram: taxa de inflação anual, produção de alimentos, pobreza (%), o consumo de refrigerantes e o rendimento médio anual. Resultados: A prevalência de sobrepeso também passou de 4,5%, em 1980, para 12,5%, em 2005, um aumento de 2,6 vezes, enquanto a prevalência de obesidade aumentou de 0,5%, em 1980, para 1,9%, em 2005, um aumento de quase 300%, mas por comparação internacional estão abaixo da média. Particularmente em 1985-6 e 1994-5, houve um aumento acentuado e significativo do IMC. Em 1985-6, a média do IMC aumentou de 21,4 kg/m2 para 21,5 kg/m2 e, em 1994-5, a média do IMC médio aumentou de 21,7 kg/m2 para 21,9 kg/m2. Nesses dois pontos (1985-1986 e 1994-1995) ocorreram logo após duas grandes mudanças políticas econômicas que aumentaram o poder de compra da população. Em 1985-6, as mudanças foram principalmente relacionadas a fatores econômicos, tais como: a redução do nível de desigualdade social; aumento da renda familiar; redução da pobreza; o controle da inflação; aumento do tempo assistindo televisão e aumento do consumo de alimentos. Em 1994-5, além das mudanças no poder de compra, houve uma modificação na atividade física obrigatória nas escolas. Conclusão: O presente estudo mostrou um aumento abrupto da obesidade na população de homens jovens no Brasil em duas ocasiões durante esta série temporal (anos de 1985-6 e 1994-5), quando uma possível redução no gasto calórico e aumento do consumo de alimentos da população foram observados.

"Fazer mais e melhor com o pouco que eu tenho": um estudo da Política Nacional de Humanização implementada em Manaus

Este trabalho estuda a política de humanização implementada no estado do Amazonas. Para fazer este percurso utiliza-se uma abordagem ampla, acerca dos processos sociais, econômicos e políticos ocorridos no sistema capitalista, que mudam a tônica do discurso sobre o papel do Estado na provisão de bens e serviços sociais para a sociedade e que impactam diretamente na seguridade social brasileira e em especial, a política de saúde. Ao mesmo tempo, se faz uma breve discussão sobre as desigualdades regionais engendradas no país, à luz da teoria do desenvolvimento desigual e combinado, trazendo alguns elementos sobre o federalismo a fim de enriquecer o debate. Então, o panorama da saúde no Amazonas é abordado, pensando-o em suas várias dimensões e procurando dar ênfase ao orçamento da saúde, para analisar a política de humanização que implementada no estado. A pesquisa de campo foi realizada por meio de dezoito entrevistas semi-estruturadas com pessoas consideradas chave no processo, como Apoiadores, Multiplicadores da Política Nacional de Humanização (PNH), os Conselheiros de Saúde dos níveis Estadual e Municipal, além de trabalhadores ligados ao projeto Amigos da Saúde. Também foram utilizados relatórios do Tribunal de Contas do Estado (TCE), para a análise do orçamento estadual da saúde, os relatórios de gestão da Secretaria Executiva do Ministério da Saúde, o Plano Estadual de Saúde do Amazonas e os relatórios do município, sobre a política de humanização, e do projeto Amigos da Saúde. Desta forma, a questão que permeia este trabalho é: que tipo de política de humanização está sendo implementada, visando que tipo de política de saúde?

Projeto Vidas Paralelas: estudo sobre uma experiência de participação em saúde do trabalhador no Rio de Janeiro

O objeto deste estudo é o Projeto Vidas Pararelas (PVP) no estado do Rio de Janeiro. Possui como objetivo geral estudar a experiência do PVP do Rio de Janeiro à luz dos conceitos da Educação Popular e Saúde (EPS). Como norteador da pesquisa, utilizamos o método qualitativo e para a análise dos dados, utilizamos a análise de conteúdo. O cenário da pesquisa consta de tudo que envolve o PVP, seus integrantes e o ambiente virtual. Antes de apresentarmos os resultados das entrevistas, descrevemos o componente digital do PVP (o site) e o perfil dos sujeitos da pesquisa que foi composta de 11 trabalhadores inseridos no PVP RJ. Categorizamos os achados das entrevistas em quatro tópicos: o primeiro, fala sobre a participação no PVP, onde constatamos que, quanto a participação, os trabalhadores mostraram várias formas de uso do projeto, bem como tipos de participação, com ênfase às falas que esperam que o PVP também forme multiplicadores. Dentre os ganhos para a classe trabalhadora, no segundo tópico, eles citaram a melhoria da cultura de denúncia e a oportunidade de reconhecimento da identidade de gênero de uma classe em especial. Outros trabalhadores consideram o projeto, também, como agente fortalecedor de sua ou de outras categorias profissionais. No terceiro tópico, consideram que, no futuro, o PVP será uma importante ferramenta nas mãos do trabalhador para a exposição de sua realidade de trabalho. Além disso, eles colocam a esperança na melhoria do convívio com o próprio grupo do PVP no Rio de Janeiro. Por fim, no quarto tópico como melhorias, os entrevistados apontam a necessidade de reorganização do coletivo que compõe o PVP RJ. E para que esse convívio se concretize, os trabalhadores cobram que a Rede de Apoio realize mais reuniões. Outro ponto bem enfático na fala dos entrevistados, neste tópico, foi a dificuldade em acessar o site e a dificuldade de acesso à internet. Portanto, neste estudo observamos como a tecnologia da informação, associada a rede mundial de computadores e guiados pela experiência da metodologia da educação popular em saúde, se mostrou uma ferramenta de auxílio para a participação de trabalhadores em um projeto de saúde do trabalhador. No entanto, observamos que lidar com a metodologia a qual o projeto foi calcado trouxe dificuldades para a maturação dele no Rio de Janeiro. Também foi constatado a dificuldade de alguns trabalhadores em lidar com o componente digital do PVP. E, por fim, a reclamação implícita na fala dos trabalhadores em se sentir participante em todas as etapas da constituição do PVP.

Modelagem numérica de elementos tracionados em aço inoxidável com parafusos defasados

Atualmente, a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais é considerada uma solução cara para os problemas da engenharia estrutural. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil, uma transição global para um desenvolvimento sustentável e redução em impactos ambientais têm seguramente provocado um aumento na utilização do aço inoxidável. As normas de projeto de aço inoxidável atuais são, em grande parte, baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas desenvolvidas com aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta quatro curvas não-lineares tensão versus deformação (tensão e compressão, paralela e perpendicular a laminação do material), sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos, modificando assim, o comportamento global das estruturas que o utilizam. Em elementos estruturais submetidos a forças axiais de tração, a ruptura da seção líquida representa um dos estados limites últimos a serem verificados. Com o objetivo de se avaliar a resistência a tração de elementos estruturais aparafusados em aço inoxidável S304, este trabalho apresenta um modelo numérico baseado no método dos elementos finitos através do programa Ansys (versão 11). A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de Von Mises e curvas tensão versus deformação verdadeira. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange atualizado. O modelo numérico foi calibrado com resultados experimentais obtidos em ensaios de laboratório, a partir de ligações aparafusadas alternadas rígidas, onde não se ocorre nenhuma rotação entre os membros, transferindo nenhum momento fletor, apenas esforço normal e cisalhante.

Avaliação de ligações K e T entre perfis estruturais tubulares circulares.

O difundido uso de perfis estruturais tubulares, principalmente devido às vantagens associadas ao comportamento estrutural e estético, levou a uma intensa utilização nos países da Europa, Sudeste Asiático, América do Norte e na Austrália. Países como Canadá, Inglaterra, Alemanha e Holanda fazem uso intensivo dessas estruturas e contam com uma produção corrente, industrializada e contínua com alto grau de desenvolvimento tecnológico. O aumento da oferta deste tipo de perfis, aliado a recentes pesquisas nesta área, leva o Brasil a se inserir neste cenário mundial. Entretanto, as normas brasileiras que regem o dimensionamento destes perfis ainda não se encontram atualizadas, principalmente no que tange ao dimensionamento de ligações de perfis tubulares. Considerando esta perspectiva, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo K e T com perfis tubulares circulares (CHS). Propõe-se estabelecer um quadro comparativo entre as formulações analíticas de dimensionamento proposta pelo Eurocode 3 Parte 1.8, 2 edição do guia de projeto de ligações tubulares do CIDECT, projeto de norma brasileira PN 02.125.03-004 e critérios de deformação limite. Para cada um dos tipos de ligações analisadas, desenvolveu-se um modelo em elementos finitos no programa Ansys, calibrado e validado com resultados experimentais e numéricos existentes na literatura. As não-linearidades física e geométrica foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente da ligação. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bilinear. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado considerando-se a previsão de grandes deformações de forma a permitir a redistribuição de carregamento na ligação após o escoamento inicial. Esta dissertação propõe ainda, a modelagem de uma treliça planar constituída de perfis tubulares, objetivando estabelecer uma comparação entre um nó isolado e um nó da treliça planar.

Avaliação de ligações soldadas de perfis tubulares em estruturas de aço através do método dos elementos finitos.

A necessidade de se obter soluções para os diversos problemas estruturais na engenharia, associado ao amplo crescimento e difusão da construção metálica fez surgir, por volta dos anos 60, os perfis tubulares. As ligações soldadas entre perfis tubulares são as ligações de maior difusão nas construções com este tipo de perfil, sendo necessário portanto, estudos mais detalhados que tornem a utilização de ligações soldadas mais seguras e otimizadas. O Eurocode 3 possui um item específico para as ligações entre perfis tubulares, em especial as ligações soldadas devido a suas particularidades. Infelizmente, a norma brasileira NBR8800 não aborda as ligações envolvendo perfis tubulares. Para a execução da análise numérica no presente trabalho, faz-se necessário uma revisão bibliográfica. Com estes resultados, foram feitas modelagens de ligações tubulares com o método dos elementos finitos de forma a otimizar os modelos a serem utilizados em uma análise paramétrica futura. Desta forma, foram desenvolvidos dois modelos numéricos, um considerando ligação tipo T entre perfis tubulares quadrados e outro para uma ligação tipo K entre perfis circulares. Estes modelos foram caracterizados através de elementos de casca com seis graus de liberdade por nó considerando-se adicionalmente o efeito de membrana. A análise não-linear realizada considerou a não-linearidade do material através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear e a não-linearidade geométrica foi atribuída através da formulação de Lagrange atualizado. Dentre as principais conclusões obtidas no presente trabalho, pode-se citar que os resultados para as ligações tipo T, o Eurocode 3, fornece resultados que precisam ser observados com cautela. Todavia, para as ligações do tipo K, os resultados numéricos mostraram-se sempre inferiores aos valores através do Eurocode 3, representando um dimensionamento a favor da segurança.

O que há de metafísica na mecânica do século XVIII?

Ao contrário do período precedente de criação da chamada ciência moderna, o século XVIII parece não desempenhar um papel fundamental no desenvolvimento da física. Na visão de muitos autores, o século das luzes é considerado como uma fase de organização da mecânica que teve seu coroamento com as obras de Lagrange, imediatamente precedidas por Euler e dAlembert. Muitos autores afirmam que na formulação da mecânica racional houve uma eliminação gradual da metafísica e também da teologia e que o surgimento da física moderna veio acompanhado por uma rejeição da metafísica aristotélica da substância e qualidade, forma e matéria, potência e ato. O ponto central da tese é mostrar que, no século XVIII, houve uma preocupação e um grande esforço de alguns filósofos naturais que participaram da formação da mecânica, em determinar como seria possível descrever fenômenos através da matemática. De uma forma geral, a filosofia mecanicista exigia que as mudanças observadas no mundo natural fossem explicadas apenas em termos de movimento e de rearranjos das partículas da matéria, uma vez que os predecessores dos filósofos iluministas conseguiram, em parte, eliminar da filosofia natural o conceito de causas finais e a maior parte dos conceitos aristotélicos de forma e substância, por exemplo. Porém, os filósofos mecanicistas divergiam sobre as causas do movimento. O que faria um corpo se mover? Uma força externa? Uma força interna? Força nenhuma? Todas essas posições tinham seus adeptos e todas sugeriam reflexões filosóficas que ultrapassavam os limites das ciências da natureza. Mais ainda: conceitos como espaço, tempo, força, massa e inércia, por exemplo, são conceitos imprescindíveis da mecânica que representam uma realidade. Mas como a manifestação dessa realidade se torna possível? Como foram definidos esses conceitos? Embora não percebamos explicitamente uma discussão filosófica em muitos livros que versam sobre a mecânica, atitudes implícitas dessa natureza são evidentes no tratamento das questões tais como a ambição à universalidade e a aplicação da matemática. Galileu teve suas motivações e suas razões para afirmar que o livro da natureza está escrito em liguagem matemática. No entanto, embora a matemática tenha se tornado a linguagem da física, mostramos com esta tese que a segunda não se reduz à primeira. Podemos, à luz desta pesquisa, falarmos de uma mecânica racional no sentido de ser ela proposta pela razão para organizar e melhor estruturar dados observáveis obtidos através da experimentação. Porém, mostramos que essa ciência não foi, como os filósofos naturais pretendiam que assim fosse, obtidas sem hipóteses e convenções subjetivas. Por detrás de uma representação explicativa e descritiva dos fenômenos da natureza e de uma consistência interna de seus próprios conteúdos confirmados através da matemática, verificamos a presença da metafísica.