Two-dimensional mesh optimization in the finite element method

The solution to the problem of finding the optimum mesh design in the finite element method with the restriction of a given number of degrees of freedom, is an interesting problem, particularly in the applications method. At present, the usual procedures introduce new degrees of freedom (remeshing) in a given mesh in order to obtain a more adequate one, from the point of view of the calculation results (errors uniformity). However, from the solution of the optimum mesh problem with a specific number of degrees of freedom some useful recommendations and criteria for the mesh construction may be drawn. For 1-D problems, namely for the simple truss and beam elements, analytical solutions have been found and they are given in this paper. For the more complex 2-D problems (plane stress and plane strain) numerical methods to obtain the optimum mesh, based on optimization procedures have to be used. The objective function, used in the minimization process, has been the total potential energy. Some examples are presented. Finally some conclusions and hints about the possible new developments of these techniques are also given.

Development of AMREM: a Maxwell's equations solver with Adaptive Mesh Refinement

El principal objetivo de la presente tesis es el de desarrollar y probar un código capaz de resolver las ecuaciones de Maxwell en el dominio del tiempo con Malla Refinada Adaptativa (AMR por sus siglas en inglés). AMR es una técnica de cálculo basada en dividir el dominio físico del problema en distintas mallas rectangulares paralelas a las direcciones cartesianas. Cada una de las mallas tendrá distinta resolución y aquellas con mayor resolución se sitúan allí dónde las ondas electromagnéticas se propagan o interaccionan con los materiales, es decir, dónde mayor precisión es requerida. Como las ondas van desplazándose por todo el dominio, las mayas deberán seguirlas. El principal problema al utilizar esta metodología se puede encontrar en las fronteras internas, dónde las distintas mallas se unen. Ya que el método más corrientemente utilizado para resolver las ecuaciones de Maxwell es el de las diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD por sus siglas en inglés) , el trabajo comenzó tratando de adaptar AMR a FDTD. Tras descubrirse que esta interacción resultaba en problemas de inestabilidades en las fronteras internas antes citadas, se decidió cambiar a un método basado en volúmenes finitos en el dominio del tiempo (FVTD por sus siglas en inglés). Este se basa en considerar la forma en ecuaciones de conservación de las ecuaciones de Maxwell y aplicar a su resolución un esquema de Godunov. Se ha probado que es clave para el correcto funcionamiento del código la elección de un limitador de flujo que proteja los extremos de la onda de la disipación típica de los métodos de este tipo. Otro problema clásico a la hora de resolver las ecuaciones de Maxwell es el de tratar con las condiciones de frontera física cuando se simulan dominios no acotados, es decir, dónde las ondas deben salir del sistema sin producir ninguna reflexión. Normalmente la solución es la de disponer una banda absorbente en las fronteras físicas. En AMREM se ha desarrollado un nuevo método basado en los campos característicos que con menor requisito de CPU funcina suficientemente bien incluso en los casos más desfaborables. El código ha sido contrastado con soluciones analíticas de diferentes problemas y también su velocidad ha sido comparada con la de Meep, uno de los programas más conocidos del ámbito. También algunas aplicaciones han sido simuladas con el fin de demostrar el amplio espectro de campos en los que AMREM puede funcionar como una útil herramienta.

DNS of a hot-wire anemometer in a turbulent channel flow

A body with a shape similar to a hot wire with its sheath, but no prongs, has been placed close to the wall of a turbulent channel at Re_tau = 600. The results of the channel flow, without the wire, agree with previous published ones, despite the modest resolution and domain size. A simplified, two-dimensional version of the wire at the same Reynolds number has been studied to compare the dynamic response of cold and hot wires, where a slightly bigger perturbation is seen in the hot case, but an almost identical dynamic response. The cold wire seems to be able to measure instantaneous velocity with total drag after proper calibration. Being a DNS, the complete description of the flow field around the wire is obtained.

Effects of hydrogen assisted stress corrosion on damage tolerance of a high-strength duplex stainless steel wire for prestressing concrete

The study brings new insights on the hydrogen assisted stress corrosion on damage tolerance of a high-strength duplex stainless steel wire which concerns its potential use as active reinforcement for concrete prestressing. The adopted procedure was to experimentally state the effect of hydrogen on the damage tolerance of cylindrical smooth and precracked wire specimens exposed to stress corrosion cracking using the aggressive medium of the standard test developed by FIP (International Prestressing Federation). Stress corrosion testing, mechanical fracture tests and scanning electron microscopy analysis allowed the damage assessment, and explain the synergy between mechanical loading and environment action on the failure sequence of the wire. In presence of previous damage, hydrogen affects the wire behavior in a qualitative sense, consistently to the fracture anisotropy attributable to cold drawing, but it does not produce quantitative changes since the steel fully preserves its damage tolerance.

Transient behavior of a system composed of conductive thin wire structures excited by harmonic and lightning type signals

The transient response of a system of independent electrodes buried in a semi-infinite conducting medium is studied. Using a simple and versatile numerical scheme written by the authors and based on the Electric Field Integral Equation (EFIE), the effect caused by harmonic signals ranging on frequency from Hz to hundred of MHz, and also by lightning type driving signal striking at a remote point far from the conductors, is extensively studied. The value of the scalar potential appearing on the electrodes as a function of the frequency of the applied signal is one of the variables investigated. Other features such as the input impedance at the injection point of the signal and the Ground Potential Rise (GPR) over the electrode system are also discussed

Different approaches to grounding resistance. Calculation for thin wire structures at low frequency energization

The present paper deals with the calculation of grounding resistance of an electrode composed of thin wires, that we consider here as perfect electric conductors (PEC) e.g. with null internal resistance, when buried in a soil of uniform resistivity. The potential profile at the ground surface is also calculated when the electrode is energized with low frequency current. The classic treatment by using leakage currents, called Charge Simulated Method (CSM), is compared with that using a set of steady currents along the axis of the wires, here called the Longitudinal Currents Method (LCM), to solve the Maxwell equations. The method of moments is applied to obtain a numerical approximation of the solution by using rectangular basis functions. Both methods are applied to two types of electrodes and the results are also compared with those obtained using a thirth approach, the Average Potential Method (APM), later described in the text. From the analysis performed, we can estimate a value of the error in the determination of grounding resistance as a function of the number of segments in which the electrodes are divided.

Vortex pinning vs superconducting wire network: origin of periodic oscillations induced by applied magnetic fields in superconducting films with arrays of nanomagnets

Hybrid magnetic arrays embedded in superconducting films are ideal systems to study the competition between different physical (such as the coherence length) and structural length scales such as are available in artificially produced structures. This interplay leads to oscillation in many magnetically dependent superconducting properties such as the critical currents, resistivity and magnetization. These effects are generally analyzed using two distinct models based on vortex pinning or wire network. In this work, we show that for magnetic dot arrays, as opposed to antidot (i.e. holes) arrays, vortex pinning is the main mechanism for field induced oscillations in resistance R(H), critical current Ic(H), magnetization M(H) and ac-susceptibility χ ac(H) in a broad temperature range. Due to the coherence length divergence at Tc, a crossover to wire network behaviour is experimentally found. While pinning occurs in a wide temperature range up to Tc, wire network behaviour is only present in a very narrow temperature window close to Tc. In this temperature interval, contributions from both mechanisms are operational but can be experimentally distinguished.

ESTUDO COMPARATIVO DA POSIÇÃO ÂNTERO POSTERIOR DOS PRIMEIROS MOLARES INFERIORES NO TRATAMENTO ORTODÔNTICO, UTILIZANDO AS TÉCNICAS STRAIGHT-WIRE E EDGEWISE, EM CASOS DE MÁ OCLUSÃO DE CLASSE I DE ANGLE, COM EXTRAÇÃO DE PRIMEIROS PRÉ-MOLARES

Este estudo avaliou o posicionamento ântero posterior dos primeiros molares inferiores, durante o tratamento ortodôntico, utilizando o arco lingual inferior como acessório de ancoragem na técnica Straight-Wire, em comparação aos casos tratados pela técnica Edgewise, sem a utilização do arco lingual. Dois grupos foram selecionados, ambos apresentando má oclusão de Classe I de Angle7, tratados com extração dos primeiros pré-molares superiores e inferiores. Foi utilizada uma amostra de 255 telerradiografias em norma lateral, obtidas de pacientes brasileiros, de ambos os sexos, com média de idade de 13 anos e 6 meses e com diferentes padrões de crescimento facial. Embasado na análise e discussão dos resultados, concluiu-se que: 1) do início do tratamento ao fim da fase de nivelamento, a perda de ancoragem coronária do primeiro molar inferior foi maior nos casos tratados com a técnica Straight-Wire; 2) do fim da fase de nivelamento ao fim do tratamento, a perda de ancoragem coronária e radicular do primeiro molar inferior foi maior na técnica Edgewise; 3) do início ao fim tratamento a perda de ancoragem radicular foi maior nos pacientes tratados com a técnica Edgewise; e 4) o deslocamento ântero-posterior dos incisivos inferiores não apresentou diferença estatisticamente significante para ambas as técnicas, em todas as etapas observadas.(AU)

ESTUDO COMPARATIVO DA POSIÇÃO ÂNTERO POSTERIOR DOS PRIMEIROS MOLARES INFERIORES NO TRATAMENTO ORTODÔNTICO, UTILIZANDO AS TÉCNICAS STRAIGHT-WIRE E EDGEWISE, EM CASOS DE MÁ OCLUSÃO DE CLASSE I DE ANGLE, COM EXTRAÇÃO DE PRIMEIROS PRÉ-MOLARES

Este estudo avaliou o posicionamento ântero posterior dos primeiros molares inferiores, durante o tratamento ortodôntico, utilizando o arco lingual inferior como acessório de ancoragem na técnica Straight-Wire, em comparação aos casos tratados pela técnica Edgewise, sem a utilização do arco lingual. Dois grupos foram selecionados, ambos apresentando má oclusão de Classe I de Angle7, tratados com extração dos primeiros pré-molares superiores e inferiores. Foi utilizada uma amostra de 255 telerradiografias em norma lateral, obtidas de pacientes brasileiros, de ambos os sexos, com média de idade de 13 anos e 6 meses e com diferentes padrões de crescimento facial. Embasado na análise e discussão dos resultados, concluiu-se que: 1) do início do tratamento ao fim da fase de nivelamento, a perda de ancoragem coronária do primeiro molar inferior foi maior nos casos tratados com a técnica Straight-Wire; 2) do fim da fase de nivelamento ao fim do tratamento, a perda de ancoragem coronária e radicular do primeiro molar inferior foi maior na técnica Edgewise; 3) do início ao fim tratamento a perda de ancoragem radicular foi maior nos pacientes tratados com a técnica Edgewise; e 4) o deslocamento ântero-posterior dos incisivos inferiores não apresentou diferença estatisticamente significante para ambas as técnicas, em todas as etapas observadas.(AU)

Avaliação das inclinações dentárias obtidas pela técnica Straight-Wire Prescrição Capelozza Classe II.

Ao criar a técnica para tratamento ortodôntico denominado Straight-Wire, Andrews introduziu o uso de bráquetes pré-programados, ou bráquetes construídos individualmente para cada dente, com o objetivo de melhor posicioná-los ao final do tratamento. Capelozza Filho sugeriu novas angulações e inclinações para dentes que necessitavam de ajuste ao final do tratamento, criando prescrições para os diferentes padrões faciais. O presente trabalho tem por objetivo avaliar as alterações nas inclinações dentárias causadas pelo tratamento ortodôntico nos dentes anteriores utilizando-se da prescrição Capelozza Classe II. Foram selecionados 17 indivíduos adultos de padrão facial II, portadores de má-oclusão Classe II; para tratamento ortodôntico compensatório, e em três tempos clínicos, relativos a três diferentes fios ortodônticos (.020 ; .019 x .025 , .021 x .025 ), foram realizados exames de tomografia computadorizada volumétrica, para mensuração e posterior avaliação das inclinações dentárias alcançadas em cada um dos tempos, pela ação de cada um dos fios, comparando-se estes valores aos da prescrição utilizada, bem como das diferenças ocorridas entre os tempos. Após a coleta de dados e aplicação dos testes estatísticos, concluiu-se que existe diferença estatística (p<0,05) na maioria dos valores da prescrição e os valores encontrados em cada um dos tempos avaliados; não foram encontradas diferenças estatisticamente significantes quando comparados os tempos estudados. Observou-se também uma tendência dos dentes a expressarem a prescrição apenas em T3.

Avaliação das inclinações dentárias obtidas pela técnica Straight-Wire Prescrição Capelozza Classe II.

Ao criar a técnica para tratamento ortodôntico denominado Straight-Wire, Andrews introduziu o uso de bráquetes pré-programados, ou bráquetes construídos individualmente para cada dente, com o objetivo de melhor posicioná-los ao final do tratamento. Capelozza Filho sugeriu novas angulações e inclinações para dentes que necessitavam de ajuste ao final do tratamento, criando prescrições para os diferentes padrões faciais. O presente trabalho tem por objetivo avaliar as alterações nas inclinações dentárias causadas pelo tratamento ortodôntico nos dentes anteriores utilizando-se da prescrição Capelozza Classe II. Foram selecionados 17 indivíduos adultos de padrão facial II, portadores de má-oclusão Classe II; para tratamento ortodôntico compensatório, e em três tempos clínicos, relativos a três diferentes fios ortodônticos (.020 ; .019 x .025 , .021 x .025 ), foram realizados exames de tomografia computadorizada volumétrica, para mensuração e posterior avaliação das inclinações dentárias alcançadas em cada um dos tempos, pela ação de cada um dos fios, comparando-se estes valores aos da prescrição utilizada, bem como das diferenças ocorridas entre os tempos. Após a coleta de dados e aplicação dos testes estatísticos, concluiu-se que existe diferença estatística (p<0,05) na maioria dos valores da prescrição e os valores encontrados em cada um dos tempos avaliados; não foram encontradas diferenças estatisticamente significantes quando comparados os tempos estudados. Observou-se também uma tendência dos dentes a expressarem a prescrição apenas em T3.

Randomised controlled trial of laparoscopic versus open mesh repair for inguinal hernia: outcome and cost

Objective: To compare tension-free open mesh hernioplasty under local anaesthetic with transabdominal preperitoneal laparoscopic hernia repair under general anaesthetic.

Brewing Behind Barbed Wire: An Archaeology of Saké at Amache

After the Japanese attack at Pearl Harbor on December 7, 1941, approximately 120,000 people of Japanese ancestry living on the west coast of the United States were forcibly removed from their home communities. These people were designated as "evacuees" by the U.S. Government and were incarcerated within a network of federal government facilities the largest of which were internment centers operated by the War Relocation Authority that held mostly U.S. citizens. The Granada Relocation Center (Amache) was the smallest of these internment centers. The presence of saké at Amache indicates that Japanese Americans continued important practices of daily life despite restrictions under confinement. This thesis investigates the practices of saké production and consumption at Amache and examines the importance of these practices in Japanese American daily life. In order to understand these practices, this research draws on multiple lines of evidence. This includes investigations of an assemblage of the material culture associated with saké, research into the history and methods of production and consumption, collection of oral histories, review of archival data, and the application of practice theory. These data provide insight into practices that are not well understood by researchers of Japanese American internment due to their illicit nature. This research endeavors to characterize how saké was produced and used at Amache and provides a way to understand how cultural practices maintain aspects of everyday life in ways that may have little to do with intentional resistance.

Evaluating approximations generated by the GNG3D method for mesh simplification

In this paper we present different error measurements with the aim to evaluate the quality of the approximations generated by the GNG3D method for mesh simplification. The first phase of this method consists on the execution of the GNG3D algorithm, described in the paper. The primary goal of this phase is to obtain a simplified set of vertices representing the best approximation of the original 3D object. In the reconstruction phase we use the information provided by the optimization algorithm to reconstruct the faces thus obtaining the optimized mesh. The implementation of three error functions, named Eavg, Emax, Esur, permitts us to control the error of the simplified model, as it is shown in the examples studied.