Experience and lessons learnt from the SMART 2013 Benchmark

The French CEA, together with EDF and the IAEA, recently organised an international benchmark to evaluate the ability to model the mechanical behaviour of a typical nuclear reinforced concrete structure subjected to seismic demands. The participants were provided with descriptions of the structure and the testing campaign; they had to propose the numerical model and the material laws for the concrete (stage #1). A mesh of beam and shell elements was generated; for modelling the concrete a damaged plasticity model was used, but a smeared crack model was also investigated. Some of the initial experimental results, with the mock-up remaining in the elastic range, were provided to the participants for calibrating their models (stage #2). Predictions had to be produced in terms of eigen-frequencies and motion time histories. The calculated frequencies reproduced reasonably the experimental ones; the time histories, calculated by modal response analysis, also reproduced adequately the observed amplifications. The participants were then expected to predict the structural response under strong ground motions (stage #3), which increased progressively up to a history recorded during the 1994 Northridge earthquake, followed by an aftershock. These results were produced using an explicit solver and a damaged plasticity model for the concrete, although an implicit solver with a smeared crack model was also investigated. The paper presents the conclusions of the pre-test exercise, as well as some observations from additional simulations conducted after the experimental results were made available.

Uso do protocolo no serviço de psicologia e avaliação psicodinâmica em candidatos à cirurgia bariátrica

A clínica da Obesidade Mórbida e a Cirurgia Bariátrica exige estudos e acompanhamentos do paciente. Os benefícios e riscos do emagrecimento por tratamento cirúrgico devem servir como ponto de alerta aos profissionais da saúde. O uso do questionário no serviço de psicologia é norteado pela escuta psicológica. Objetivos: 1) Descrever o perfil sócio-demográfico candidatos à cirurgia bariátrica. 2) Analisar a percepção dos pacientes sobre características de personalidade associadas à obesidade e transtornos alimentares. 3) Descrever os conteúdos psicodinâmicos da narrativa do sujeito e avaliar o sistema tensional inconsciente de dois pacientes por meio do Teste das Relações Objetais de Phillipson (TRO). Método: O delineamento metodológico com análise de dados pelo método epidemiológico e estudo de caso clínico, orientação psicanalítica. Na primeira etapa foram consultados 300 questionários do serviço de psicologia e na segunda dois pacientes com ganho de peso após 24 meses. São pacientes que procuraram tratamento em clínica especializada, em uma metrópole do sudeste brasileiro, sob consentimento pós-informado. Os questionários foram preenchidos por 227 mulheres e 73 homens; com média de idade igual a 36 anos; escolaridade ensino médio e superior, 53%; maioria casados; IMC entre grave e super mórbido (94,3%). Técnicas cirúrgicas indicadas Capella Bypass e Fobi-Capella (67%). Resultados: características psicológicas referidas pelos pacientes, a ansiedade apontou em 93,7% das respostas, seguidas por impulsividade, depressão, tolerância à frustração, baixa auto-estima, resolvedor de problemas dos outros (mais de 50%). No histórico familiar da obesidade está em mais de 70% depressão e uso do álcool em 30%; realização de psicoterapia (30%) e medicamentos para depressão e ansiedade (10%). Na segunda etapa, foi realizado o diagnóstico psicodinâmico, por meio do Teste das Relações Objetais de Phillipson com duas pacientes, cuja análise indicou necessidade de psicoterapia psicanalítica, pois tinham fixações na posição esquizoparanóide e apresentavam dificuldade em lidar com perdas e baixa motivação para mudança e insigth. Conclusões: Com a aplicação do questionário e o registro das observações empíricas, este questionário de entrevista semidirigida preenche condições de melhor acessar e avaliar os conteúdos revelados pelos pacientes. As contradições entre as respostas e o discurso, no contato individual com o psicólogo, apontam a necessidade de investimento no preparo do paciente para a cirurgia e mais acentuadamente o acompanhamento psicológico no primeiro ano do pós-operatório. Há um pensamento mágico a ser trabalhado durante a aplicação do questionário sobre as crenças frente à cirurgia e o emagrecimento e assim convocar o paciente a ocupar o lugar do sujeito implicado em seu processo pré e pós-operatório. O TRO contribuiu na compreensão do diagnóstico psicodinâmico de pacientes com ganho de peso após cirurgia e reforçou a necessidade de maior investimento no pré-operatório.(AU)

Uso do protocolo no serviço de psicologia e avaliação psicodinâmica em candidatos à cirurgia bariátrica

A clínica da Obesidade Mórbida e a Cirurgia Bariátrica exige estudos e acompanhamentos do paciente. Os benefícios e riscos do emagrecimento por tratamento cirúrgico devem servir como ponto de alerta aos profissionais da saúde. O uso do questionário no serviço de psicologia é norteado pela escuta psicológica. Objetivos: 1) Descrever o perfil sócio-demográfico candidatos à cirurgia bariátrica. 2) Analisar a percepção dos pacientes sobre características de personalidade associadas à obesidade e transtornos alimentares. 3) Descrever os conteúdos psicodinâmicos da narrativa do sujeito e avaliar o sistema tensional inconsciente de dois pacientes por meio do Teste das Relações Objetais de Phillipson (TRO). Método: O delineamento metodológico com análise de dados pelo método epidemiológico e estudo de caso clínico, orientação psicanalítica. Na primeira etapa foram consultados 300 questionários do serviço de psicologia e na segunda dois pacientes com ganho de peso após 24 meses. São pacientes que procuraram tratamento em clínica especializada, em uma metrópole do sudeste brasileiro, sob consentimento pós-informado. Os questionários foram preenchidos por 227 mulheres e 73 homens; com média de idade igual a 36 anos; escolaridade ensino médio e superior, 53%; maioria casados; IMC entre grave e super mórbido (94,3%). Técnicas cirúrgicas indicadas Capella Bypass e Fobi-Capella (67%). Resultados: características psicológicas referidas pelos pacientes, a ansiedade apontou em 93,7% das respostas, seguidas por impulsividade, depressão, tolerância à frustração, baixa auto-estima, resolvedor de problemas dos outros (mais de 50%). No histórico familiar da obesidade está em mais de 70% depressão e uso do álcool em 30%; realização de psicoterapia (30%) e medicamentos para depressão e ansiedade (10%). Na segunda etapa, foi realizado o diagnóstico psicodinâmico, por meio do Teste das Relações Objetais de Phillipson com duas pacientes, cuja análise indicou necessidade de psicoterapia psicanalítica, pois tinham fixações na posição esquizoparanóide e apresentavam dificuldade em lidar com perdas e baixa motivação para mudança e insigth. Conclusões: Com a aplicação do questionário e o registro das observações empíricas, este questionário de entrevista semidirigida preenche condições de melhor acessar e avaliar os conteúdos revelados pelos pacientes. As contradições entre as respostas e o discurso, no contato individual com o psicólogo, apontam a necessidade de investimento no preparo do paciente para a cirurgia e mais acentuadamente o acompanhamento psicológico no primeiro ano do pós-operatório. Há um pensamento mágico a ser trabalhado durante a aplicação do questionário sobre as crenças frente à cirurgia e o emagrecimento e assim convocar o paciente a ocupar o lugar do sujeito implicado em seu processo pré e pós-operatório. O TRO contribuiu na compreensão do diagnóstico psicodinâmico de pacientes com ganho de peso após cirurgia e reforçou a necessidade de maior investimento no pré-operatório.(AU)

Planejamento de sistemas de distribuição de energia elétrica considerando questões de confiabilidade e risco

O problema de Planejamento da Expansão de Sistemas de Distribuição (PESD) visa determinar diretrizes para a expansão da rede considerando a crescente demanda dos consumidores. Nesse contexto, as empresas distribuidoras de energia elétrica têm o papel de propor ações no sistema de distribuição com o intuito de adequar o fornecimento da energia aos padrões exigidos pelos órgãos reguladores. Tradicionalmente considera-se apenas a minimização do custo global de investimento de planos de expansão, negligenciando-se questões de confiabilidade e robustez do sistema. Como consequência, os planos de expansão obtidos levam o sistema de distribuição a configurações que são vulneráveis a elevados cortes de carga na ocorrência de contingências na rede. Este trabalho busca a elaboração de uma metodologia para inserir questões de confiabilidade e risco ao problema PESD tradicional, com o intuito de escolher planos de expansão que maximizem a robustez da rede e, consequentemente, atenuar os danos causados pelas contingências no sistema. Formulou-se um modelo multiobjetivo do problema PESD em que se minimizam dois objetivos: o custo global (que incorpora custo de investimento, custo de manutenção, custo de operação e custo de produção de energia) e o risco de implantação de planos de expansão. Para ambos os objetivos, são formulados modelos lineares inteiros mistos que são resolvidos utilizando o solver CPLEX através do software GAMS. Para administrar a busca por soluções ótimas, optou-se por programar em linguagem C++ dois Algoritmos Evolutivos: Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-2 (NSGA2) e Strength Pareto Evolutionary Algorithm-2 (SPEA2). Esses algoritmos mostraram-se eficazes nessa busca, o que foi constatado através de simulações do planejamento da expansão de dois sistemas testes adaptados da literatura. O conjunto de soluções encontradas nas simulações contém planos de expansão com diferentes níveis de custo global e de risco de implantação, destacando a diversidade das soluções propostas. Algumas dessas topologias são ilustradas para se evidenciar suas diferenças.

Hybrid simulation-optimization based approach for the optimal design of single-product biotechnological processes

In this work, we present a systematic method for the optimal development of bioprocesses that relies on the combined use of simulation packages and optimization tools. One of the main advantages of our method is that it allows for the simultaneous optimization of all the individual components of a bioprocess, including the main upstream and downstream units. The design task is mathematically formulated as a mixed-integer dynamic optimization (MIDO) problem, which is solved by a decomposition method that iterates between primal and master sub-problems. The primal dynamic optimization problem optimizes the operating conditions, bioreactor kinetics and equipment sizes, whereas the master levels entails the solution of a tailored mixed-integer linear programming (MILP) model that decides on the values of the integer variables (i.e., number of equipments in parallel and topological decisions). The dynamic optimization primal sub-problems are solved via a sequential approach that integrates the process simulator SuperPro Designer® with an external NLP solver implemented in Matlab®. The capabilities of the proposed methodology are illustrated through its application to a typical fermentation process and to the production of the amino acid L-lysine.

Mineralogical analysis of ceramic tiles by FTIR: A quantitative attempt

A method for quantitative mineralogical analysis by ATR-FTIR has been developed. The method relies on the use of the main band of calcite as a reference for the normalization of the IR spectrum of a mineral sample. In this way, the molar absorptivity coefficient in the Lambert–Beer law and the components of a mixture in mole percentage can be calculated. The GAMS equation modeling environment and the NLP solver CONOPT (©ARKI Consulting and Development) were used to correlate the experimental data in the samples considered. Mixtures of different minerals and gypsum were used in order to measure the minimum band intensity that must be considered for calculations and the detection limit. Accordingly, bands of intensity lower than 0.01 were discarded. The detection limit for gypsum was about 7% (mol/total mole). Good agreement was obtained when this FTIR method was applied to ceramic tiles previously analyzed by X-ray diffraction (XRD) or mineral mixtures prepared in the lab.

Comparative study of RPSALG algorithm for convex semi-infinite programming

The Remez penalty and smoothing algorithm (RPSALG) is a unified framework for penalty and smoothing methods for solving min-max convex semi-infinite programing problems, whose convergence was analyzed in a previous paper of three of the authors. In this paper we consider a partial implementation of RPSALG for solving ordinary convex semi-infinite programming problems. Each iteration of RPSALG involves two types of auxiliary optimization problems: the first one consists of obtaining an approximate solution of some discretized convex problem, while the second one requires to solve a non-convex optimization problem involving the parametric constraints as objective function with the parameter as variable. In this paper we tackle the latter problem with a variant of the cutting angle method called ECAM, a global optimization procedure for solving Lipschitz programming problems. We implement different variants of RPSALG which are compared with the unique publicly available SIP solver, NSIPS, on a battery of test problems.

A Finite Element Numerical Algorithm for Modelling and Data Fitting in Complex Systems

Numerical modelling methodologies are important by their application to engineering and scientific problems, because there are processes where analytical mathematical expressions cannot be obtained to model them. When the only available information is a set of experimental values for the variables that determine the state of the system, the modelling problem is equivalent to determining the hyper-surface that best fits the data. This paper presents a methodology based on the Galerkin formulation of the finite elements method to obtain representations of relationships that are defined a priori, between a set of variables: y = z(x1, x2,...., xd). These representations are generated from the values of the variables in the experimental data. The approximation, piecewise, is an element of a Sobolev space and has derivatives defined in a general sense into this space. The using of this approach results in the need of inverting a linear system with a structure that allows a fast solver algorithm. The algorithm can be used in a variety of fields, being a multidisciplinary tool. The validity of the methodology is studied considering two real applications: a problem in hydrodynamics and a problem of engineering related to fluids, heat and transport in an energy generation plant. Also a test of the predictive capacity of the methodology is performed using a cross-validation method.

Implementazione e test di modelli di ottimizzazione per la pianificazione tattica del blocco operatorio

In questa tesi è stato analizzato e tradotto nel linguaggio di alto livello AMPL un modello di ILP relativo alla pianificazione tattica del blocco operatorio. L'obiettivo è quello di permettere l'interfacciamento con numerosi solver -commerciali e non- al fine di analizzarne le prestazioni. In seguito a un'introduzione in merito al problema dell'Operating Room Management e a una descrizione del contesto sanitario regionale dell'Emilia-Romagna, si è proceduto alla descrizione formale del modello. Infine sono state eseguite numerose risoluzioni con i solver cplex e gurobi al variare di alcuni parametri in ingresso, tra cui il numero di sale operatorie, di infermieri e operatori sanitari, e di pazienti in lista d'attesa.

Parametric Optimization of Inductively Driven Liner Compression Driver System

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Comparison of Lagrangian Coherent Structures and Relative Dispersion in a Mixing Layer

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Constriction flows of monodisperse linear entangled polymers: Multiscale modeling and flow visualization

We explore both the rheology and complex flow behavior of monodisperse polymer melts. Adequate quantities of monodisperse polymer were synthesized in order that both the materials rheology and microprocessing behavior could be established. In parallel, we employ a molecular theory for the polymer rheology that is suitable for comparison with experimental rheometric data and numerical simulation for microprocessing flows. The model is capable of matching both shear and extensional data with minimal parameter fitting. Experimental data for the processing behavior of monodisperse polymers are presented for the first time as flow birefringence and pressure difference data obtained using a Multipass Rheometer with an 11:1 constriction entry and exit flow. Matching of experimental processing data was obtained using the constitutive equation with the Lagrangian numerical solver, FLOWSOLVE. The results show the direct coupling between molecular constitutive response and macroscopic processing behavior, and differentiate flow effects that arise separately from orientation and stretch. (c) 2005 The Society of Rheology.

Effective cell-centred time-domain Maxwell's equations numerical solvers

This research work analyses techniques for implementing a cell-centred finite-volume time-domain (ccFV-TD) computational methodology for the purpose of studying microwave heating. Various state-of-the-art spatial and temporal discretisation methods employed to solve Maxwell's equations on multidimensional structured grid networks are investigated, and the dispersive and dissipative errors inherent in those techniques examined. Both staggered and unstaggered grid approaches are considered. Upwind schemes using a Riemann solver and intensity vector splitting are studied and evaluated. Staggered and unstaggered Leapfrog and Runge-Kutta time integration methods are analysed in terms of phase and amplitude error to identify which method is the most accurate and efficient for simulating microwave heating processes. The implementation and migration of typical electromagnetic boundary conditions. from staggered in space to cell-centred approaches also is deliberated. In particular, an existing perfectly matched layer absorbing boundary methodology is adapted to formulate a new cell-centred boundary implementation for the ccFV-TD solvers. Finally for microwave heating purposes, a comparison of analytical and numerical results for standard case studies in rectangular waveguides allows the accuracy of the developed methods to be assessed. © 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.

Cognitive fit between conceptual schemas and internal problem representations: The case of geospatio-temporal conceptual schema comprehension

Geospatio-temporal conceptual models provide a mechanism to explicitly represent geospatial and temporal aspects of applications. Such models, which focus on both what and when/where, need to be more expressive than conventional conceptual models (e.g., the ER model), which primarily focus on what is important for a given application. In this study, we view conceptual schema comprehension of geospatio-temporal data semantics in terms of matching the external problem representation (that is, the conceptual schema) to the problem-solving task (that is, syntactic and semantic comprehension tasks), an argument based on the theory of cognitive fit. Our theory suggests that an external problem representation that matches the problem solver's internal task representation will enhance performance, for example, in comprehending such schemas. To assess performance on geospatio-temporal schema comprehension tasks, we conducted a laboratory experiment using two semantically identical conceptual schemas, one of which mapped closely to the internal task representation while the other did not. As expected, we found that the geospatio-temporal conceptual schema that corresponded to the internal representation of the task enhanced the accuracy of schema comprehension; comprehension time was equivalent for both. Cognitive fit between the internal representation of the task and conceptual schemas with geospatio-temporal annotations was, therefore, manifested in accuracy of schema comprehension and not in time for problem solution. Our findings suggest that the annotated schemas facilitate understanding of data semantics represented on the schema.

Estimation of pharmacokinetic parameters from non-compartmental variables using Microsoft Excel((R))

This study was conducted to develop a method, termed 'back analysis (BA)', for converting non-compartmental variables to compartment model dependent pharmacokinetic parameters for both one- and two-compartment models. A Microsoft Excel((R)) spreadsheet was implemented with the use of Solver((R)) and visual basic functions. The performance of the BA method in estimating pharmacokinetic parameter values was evaluated by comparing the parameter values obtained to a standard modelling software program, NONMEM, using simulated data. The results show that the BA method was reasonably precise and provided low bias in estimating fixed and random effect parameters for both one- and two-compartment models. The pharmacokinetic parameters estimated from the BA method were similar to those of NONMEM estimation.