Diagramas momento-curvatura para elementos estruturais de concreto armado submetidos a carregamento monotonico ou cíclico

Este trabalho tem por objetivo desenvolver e implementar, computacionalmente, procedimentos numéricos eficientes, aplicados à determinacão do diagrama momento-curvatura, correspondentes à: -uma seção tipica, em vigas de concreto armado, submetida à carga monotônica ou cíclica de curta duração; - um ponto genérico da superficie média em placas de concreto armado, submetidas à carga monotônica de curta duração. Ainda à luz dos resultados obtidos, visa também propôr um modelo simplificado em termos de resultantes de tensões e deformações generalizadas. Inicialmente, é descrito um modelo laminar para vigas, no qual a carga é aplicada de forma incremental sendo que para cada etapa, as equaçães de equilibrio não-lineares são resolvidas de maneira iterativa. Como consequência é proposta uma relação momento-curvatura em termos de resultantes. A fim de verificar a validade e aplicabilidade dos métodos e dos algorítmos estudados e comparar-se os resultados com dados experimentais e respostas obtidas por outros pesquisadores, é apresentada uma série de exemplos numéricos. A continuação, é aplicado o procedimento anterior para modelos de laje, livres de solicitações de membrana. Finalmente através de um estudo paramétrico dos diversos fatores que afetam o diagrama momento-curvatura, propõe-se uma relação simplificada.

Campos de Killing, curvatura média e translações

D. Hoffman, R. Osserman e R. Schoen mostraram que se a aplicação de Gauss de uma superfície orientada completa de curvatura média constante M imersa em R³ está contida em um hemisfério fechado de S² (equivalentemente, a função não muda de sinal em M, onde n é um vetor unitário normal de M e v algum vetor não nulo de R³), então M é invariante por um subgrupo a um parâmetro de translações de R³ (aquele determinado por v). Neste trabalho obtemos uma extensão deste resultado para o caso em que o espaço ambiente é uma variedade riemanniana e M uma hipersuperfície em N requerendo que a função não mude de sinal em M, onde V é um campo de Killing em N. Na parte final deste trabalho consideramos uma variedade riemanniana Killing paralelizável N para definir uma translação Y: M -> Rn de uma hipersuperfície M de N que é uma extensão natural da aplicação de Gauss de uma hipersuperfície de Rn. Considerando as mesmas hipóteses para a imagem de y obtemos uma extensão do resultado original de Hoffman-Osserman-Schoen.

Pterígio e alterações da curvatura corneana

Objetivo: Avaliar as mudanças de curvatura corneana ocorridas após a exérese do pterígio (Pt). Métodos: Foi realizado estudo prospectivo em 49 olhos com Pt primário avaliando-se idade, sexo, tamanho [grau (G) I, GII, GIII e GIV] e a morfologia da lesão (atrófica ou carnosa) à biomicroscopia. Todos os pacientes foram submetidos ao exame de videoceratoscopia computadorizada e ceratometria no pré-operatório (pré-op), e no 30º e 60º dias após a cirurgia. Os dados foram submetidos à análise estatística. Resultados: 63% dos indivíduos avaliados eram do sexo masculino e 80% tinham mais de 41 anos. Houve predomínio dos Pt atróficos (77%), GII e GIII (39% e 28%, respectivamente). Observou-se manutenção do astigmatismo (Astg) presente no pré-operatório no 2º mês pós-operatório (PO), principalmente nos portadores de Pt GI e GII. A variação no valor de K do 1º mês para o 2º mês de PO foi pequena. As variações observadas estiveram mais relacionadas com o tamanho do pterígio, do que com a idade do paciente, ou com as suas características morfológicas. Conclusões: A avaliação ceratométrica e topográfica da córnea em portadores de pterígio no pré e no pós-operatório mostrou que os Pt menores (GI e GII) estão associados com graus menores de astigmatismo e no pós-operatório a córnea sofre menos mudanças que nos GIII e GIV. Após 2 meses da cirurgia, o padrão da curvatura corneana é semelhante ao do pré-operatório, na maioria dos pacientes.

Braneworlds scenarios in a gravity model with higher order spatial three-curvature terms

In this work we study a Hořava-like 5-dimensional model in the context of braneworld theory. The equations of motion of such model are obtained and, within the realm of warped geometry, we show that the model is consistent if and only if λ takes its relativistic value 1. Furthermore, we show that the elimination of problematic terms involving the warp factor second order derivatives are eliminated by imposing detailed balance condition in the bulk. Afterwards, Israel's junction conditions are computed, allowing the attainment of an effective Lagrangian in the visible brane. In particular, we show that the resultant effective Lagrangian in the brane corresponds to a (3 + 1)-dimensional Hořava-like model with an emergent positive cosmological constant but without detailed balance condition. Now, restoration of detailed balance condition, at this time imposed over the brane, plays an interesting role by fitting accordingly the sign of the arbitrary constant β, insuring a positive brane tension and a real energy for the graviton within its dispersion relation. Also, the brane consistency equations are obtained and, as a result, the model admits positive brane tensions in the compactification scheme if, and only if, β is negative and the detailed balance condition is imposed. © 2013 Springer-Verlag Berlin Heidelberg and Società Italiana di Fisica.

Classificação da curvatura de vertentes em perfil via Thin Plate Spline e Inferência Fuzzy

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Métodos numéricos para o retoque digital

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Aprendizado de máquina baseado em tensores e suas aplicacções para floresta de caminhos ótimos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Studio del comportamento meccanico di smalti porcellanati per substrati metallici

Composite porcelain enamels are inorganic coatings for metallic components based on a special ceramic-vitreous matrix in which specific additives are randomly dispersed. The ceramic-vitreous matrix is made by a mixture of various raw materials and elements and in particular it is based on boron-silicate glass added with metal oxides(1) of titanium, zinc, tin, zirconia, alumina, ecc. These additions are often used to improve and enhance some important performances such as corrosion(2) and wear resistance, mechanical strength, fracture toughness and also aesthetic functions. The coating process, called enamelling, depends on the nature of the surface, but also on the kind of the used porcelain enamel. For metal sheets coatings two industrial processes are actually used: one based on a wet porcelain enamel and another based on a dry-silicone porcelain enamel. During the firing process, that is performed at about 870°C in the case of a steel substrate, the enamel raw material melts and interacts with the metal substrate so enabling the formation of a continuous varying structure. The interface domain between the substrate and the external layer is made of a complex material system where the ceramic vitreous and the metal constituents are mixed. In particular four main regions can be identified, (i) the pure metal region, (ii) the region where the metal constituents are dominant compared with the ceramic vitreous components, (iii) the region where the ceramic vitreous constituents are dominant compared with the metal ones, and the fourth region (iv) composed by the pure ceramic vitreous material. It has also to be noticed the presence of metallic dendrites that hinder the substrate and the external layer passing through the interphase region. Each region of the final composite structure plays a specific role: the metal substrate has mainly the structural function, the interphase region and the embedded dendrites guarantee the adhesion of the external vitreous layer to the substrate and the external vitreous layer is characterized by an high tribological, corrosion and thermal shock resistance. Such material, due to its internal composition, functionalization and architecture can be considered as a functionally graded composite material. The knowledge of the mechanical, tribological and chemical behavior of such composites is not well established and the research is still in progress. In particular the mechanical performances data about the composite coating are not jet established. In the present work the Residual Stresses, the Young modulus and the First Crack Failure of the composite porcelain enamel coating are studied. Due to the differences of the porcelain composite enamel and steel thermal properties the enamelled steel sheets have residual stresses: compressive residual stress acts on the coating and tensile residual stress acts on the steel sheet. The residual stresses estimation has been performed by measuring the curvature of rectangular one-side coated specimens. The Young modulus and the First Crack Failure (FCF) of the coating have been estimated by four point bending tests (3-7) monitored by means of the Acoustic Emission (AE) technique(5,6). In particular the AE information has been used to identify, during the bending tests, the displacement domain over which no coating failure occurs (Free Failure Zone, FFZ). In the FFZ domain, the Young modulus has been estimated according to ASTM D6272-02. The FCF has been calculated as the ratio between the displacement at the first crack of the coating and the coating thickness on the cracked side. The mechanical performances of the tested coated specimens have also been related and discussed to respective microstructure and surface characteristics by double entry charts.

Sviluppo, implementazione e valutazione funzionale di un nuovo modello protesico di caviglia

Total ankle arthroplasty (TAA) is still not as satisfactory as total hip and total knee arthroplasty. For the TAA to be considered a valuable alternative to ankle arthrodesis, an effective range of ankle mobility must be recovered. The disappointing clinical results of the current generation of TAA are mostly related to poor understanding of the structures guiding ankle joint mobility. A new design (BOX Ankle) has been developed, uniquely able to restore physiologic ankle mobility and a natural relationship between the implanted components and the retained ligaments. For the first time the shapes of the tibial and talar components in the sagittal plane were designed to be compatible with the demonstrated ligament isometric rotation. This resulted in an unique motion at the replaced ankle where natural sliding as well as rolling motion occurs while at the same time full conformity is maintained between the three components throughout the flexion arc. According to prior research, the design features a spherical convex tibial component, a talar component with radius of curvature in the sagittal plane longer than that of the natural talus, and a fully conforming meniscal component. After computer-based modelling and preliminary observations in several trial implantation in specimens, 126 patients were implanted in the period July 2003 – December 2008. 75 patients with at least 6 months follow-up are here reported. Mean age was 62,6 years (range 22 – 80), mean follow-up 20,2 months. The AOFAS clinical score systems were used to assess patient outcome. Radiographs at maximal dorsiflexion and maximal plantar flexion confirmed the meniscalbearing component moves anteriorly during dorsiflexion and posteriorly during plantarflexion. Frontal and lateral radiographs in the patients, show good alignment of the components, and no signs of radiolucency or loosening. The mean AOFAS score was observed to go from 41 pre-op to 74,6 at 6 month follow-up, with further improvement at the following follow-up. These early results reveal satisfactory clinical scores, with good recovery of range of motion and reduction of pain. Radiographic assessment reveals good osteointegration. All these preliminary results confirm biomechanical studies and the validity of this novel ligamentcompatible prosthesis design. Surely it will be important to re-evaluate these patients later.

Tecniche numeriche di studio della sicurezza stradale: il caso della provincia di Bologna

La tesi dottorale in oggetto prende spunto da alcune considerazioni di base relative alla salute di una comunità. Infatti quest’ultima si fonda sulla sicurezza dell’ambiente in cui vive e sulla qualità delle relazioni tra i suoi componenti. In questo ambito la mobilità rappresenta uno degli elementi di maggior criticità, sia per la sicurezza delle persone, che per la salute pubblica, che per le conseguenze sull’ambiente che ne derivano. Negli ultimi anni la circolazione stradale è notevolmente aumentata è questo ha portato a notevoli aspetti negativi, uno dei quali è connesso agli incidenti stradali. In tale ambito viene ricordato che l’Unione Europea ha da tempo indicato come obiettivo prioritario il miglioramento della sicurezza stradale e nel 2001 ha fissato il traguardo di dimezzare entro il 2010 il numero delle vittime degli incidenti stradali. Non ultima, l’approvazione da parte del Parlamento europeo e del Consiglio di un atto legislativo (d’imminente pubblicazione sulla GU Europea) relativo alla gestione della sicurezza in tutte le fasi della pianificazione, della progettazione e del funzionamento delle infrastrutture stradali, in cui si evidenzia l’esigenza di una quantificazione della sicurezza stradale. In tale contesto viene sottolineato come uno dei maggiori problemi nella gestione della sicurezza stradale sia la mancanza di un metodo affidabile per stimare e quantificare il livello di sicurezza di una strada esistente o in progetto. Partendo da questa considerazione la tesi si sviluppa mettendo in evidenza le grandezza fondamentali nel problema della sicurezza stradale, (grado di esposizione, rischio d’incidente e le possibili conseguenze sui passeggeri) e analizzando i sistemi adottati tradizionalmente per effettuare analisi di sicurezza: • Statistiche dei dati storici d’incidente; • Previsione da modelli basati su analisi di regressione dei dati incidentali; • Studi Before-After; • Valutazione da giudizi di esperti. Dopo aver analizzato gli aspetti positivi e negativi delle alternative in parola, viene proposto un nuovo approccio, che combina gli elementi di ognuno dei metodi sopra citati in un algoritmo di previsione incidentale. Tale nuovo algoritmo, denominato Interactive Highway Safety Design Model (IHSDM) è stato sviluppato dalla Federal Highway Administration in collaborazione con la Turner Fairbank Higway Research Center ed è specifico per le strade extraurbane a due corsie. Il passo successivo nello sviluppo della tesi è quello di un’analisi dettagliata del modello IHSDM che fornisce il numero totale di incidenti previsti in un certo intervallo temporale. Viene analizzata la struttura del modello, i limiti d’applicabilità, le equazioni che ne sono alla base e i coefficienti moltiplicativi relativi ad ogni caratteristica geometrica e funzionale. Inoltre viene presentata un’ampia analisi di sensibilità che permette di definire quale sia l’influenza d’ogni singolo Fattore di Previsione incidentale (Accident Predication Factor) sul risultato finale. Dai temi trattati, emerge chiaramente come la sicurezza è legata a più sistemi tra loro interconnessi e che per utilizzare e migliorare i modelli previsionali è necessario avere a disposizione dati completi, congruenti, aggiornati e facilmente consultabili. Infatti, anche quando sono disponibili elementi su tutti gli incidenti avvenuti, spesso mancano informazioni di dettaglio ma fondamentali, riguardanti la strada come ad esempio il grado di curvatura, la larghezza della carreggiata o l’aderenza della pavimentazione. In tale ottica, nella tesi viene presentato il Sistema Informativo Stradale (SIS) della Provincia di Bologna, concepito come strumento di gestione delle problematiche inerenti la viabilità e come strumento di supporto per la pianificazione degli interventi e la programmazione delle risorse da investire sulla rete. Viene illustrato come il sistema sia in grado di acquisire, elaborare ed associare dati georeferenziati relativi al territorio sia sotto forma di rappresentazioni grafiche, sia mediante informazioni descrittive di tipo anagrafico ed alfanumerico. Quindi viene descritto il rilievo ad alto rendimento, effettuato con l’ausilio di un laboratorio mobile multifunzionale (Mobile Mapping System), grazie al quale è stato possibile definire con precisione il grafo completo delle strade provinciali e il database contenente i dati relativi al patrimonio infrastrutturale. Tali dati, relativi alle caratteristiche plano-altimetriche dell’asse (rettifili, curve planimetriche, livellette, raccordi altimetrici, ecc...), alla sezione trasversale (numero e larghezza corsie, presenza di banchine, ecc..), all’ambiente circostante e alle strutture annesse vengono presentati in forma completa specificando per ognuno la variabilità specifica. Inoltre viene evidenziato come il database si completi con i dati d’incidentali georeferenziati sul grafo e compresivi di tutte le informazioni contenute nel modello ISTAT CTT/INC spiegandone le possibili conseguenze sul campo dell’analisi di sicurezza. La tesi si conclude con l’applicazione del modello IHSDM ad un caso reale, nello specifico la SP255 di S.Matteo Decima. Infatti tale infrastruttura sarà oggetto di un miglioramento strutturale, finanziato dalla Regione Emilia Romagna, che consistente nell’allargamento della sede stradale attraverso la realizzazione di una banchina pavimentata di 1.00m su entrambi i lati della strada dalla prog. km 19+000 al km 21+200. Attraverso l’utilizzo dell’algoritmo di previsione incidentale è stato possibile quantificare gli effetti di questo miglioramento sul livello di sicurezza dell’infrastruttura e verificare l’attendibilità del modello con e senza storia incidentale pregressa. Questa applicazione ad un caso reale mette in evidenza come le informazioni del SIS possano essere sfruttate a pieno per la realizzazione di un analisi di sicurezza attraverso l’algoritmo di previsione incidentale IHSDM sia nella fase di analisi di uno specifico tronco stradale che in quella fondamentale di calibrazione del modello ad una specifica rete stradale (quella della Provincia di Bologna). Inoltre viene sottolineato come la fruibilità e la completezza dei dati a disposizione, possano costituire la base per sviluppi di ricerca futuri, come ad esempio l’indagine sulle correlazioni esistenti tra le variabili indipendenti che agiscono sulla sicurezza stradale.

Metodi per la correzione delle superfici di suddivisione di Catmull-Clark intorno ai vertici straordinari

Presentiamo alcune proposte di modifica alle superfici di suddivisione di Catmull-Clark, per garantire la continuità del secondo ordine anche nei vertici straordinari e una buona qualità di forma. La ricerca di questi miglioramenti è motivata dal tentativo di integrazione delle superfici di suddivisione in un sistema di modellazione geometrica in contesto CAD/CAGD, il quale richiede che certi requisiti di regolarità e qualità siano soddisfatti. Illustriamo due approcci differenti per la modifica della superficie limite. Il primo prevede il blending tra la superficie originale e una superficie polinomiale approssimante, definita opportunamente, in modo tale da ottenere la regolarità desiderata. Il secondo metodo consiste nella sostituzione della superficie di Catmull-Clark con un complesso di patch di Gregory bicubici e adeguatamente raccordati. Insieme all’attività di analisi, riformulazione ed estensione di queste proposte, abbiamo realizzato una implementazione in codice C/C++ e OpenGL (con programmi accessori scritti in MATLAB e Mathematica), finalizzata alla sperimentazione e alla verifica delle caratteristiche dei metodi presentati.

Schemi numerici per filtri di diffusione non lineari applicati al denoising di immagini

La tesi tratta alcuni dei principali filtri di diffusione non lineari per il problema di denoising di immagini. In particolare pertendo dalla formulazione del problema come minimizzazione di un funzionale introduce modelli allo stato dell'arte come il filtro Lineare, di Perona Malik, alle Variazioni Totali e per Curvatura; infine un nuovo modello diffusivo sviluppato dal prof.Antonio Marquina è per la prima volta applicato al problema di denoising. Seguono numerosi schemi numerici alle differenze finite per risolverli, che generano procedimenti iterativi espliciti, impliciti e AOS. Verrà analizzato per la prima volta per il problema di denoising uno schema conservativo al prim'ordine e di ordine superiore, dopo evere proposto una modifica per rendere idoneo la funzione diffusività. Infine vi è un ampio capitolo con considerazioni numeriche e visive sui risultati sperimentali ottenuti.