A Trans-dimensional inversion algorithm to model deformation sources with unconstrained shape in finite element domains

Ground deformation provides valuable insights on subsurface processes with pattens reflecting the characteristics of the source at depth. In active volcanic sites displacements can be observed in unrest phases; therefore, a correct interpretation is essential to assess the hazard potential. Inverse modeling is employed to obtain quantitative estimates of parameters describing the source. However, despite the robustness of the available approaches, a realistic imaging of these reservoirs is still challenging. While analytical models return quick but simplistic results, assuming an isotropic and elastic crust, more sophisticated numerical models, accounting for the effects of topographic loads, crust inelasticity and structural discontinuities, require much higher computational effort and information about the crust rheology may be challenging to infer. All these approaches are based on a-priori source shape constraints, influencing the solution reliability. In this thesis, we present a new approach aimed at overcoming the aforementioned limitations, modeling sources free of a-priori shape constraints with the advantages of FEM simulations, but with a cost-efficient procedure. The source is represented as an assembly of elementary units, consisting in cubic elements of a regular FE mesh loaded with a unitary stress tensors. The surface response due to each of the six stress tensor components is computed and linearly combined to obtain the total displacement field. In this way, the source can assume potentially any shape. Our tests prove the equivalence of the deformation fields due to our assembly and that of corresponding cavities with uniform boundary pressure. Our ability to simulate pressurized cavities in a continuum domain permits to pre-compute surface responses, avoiding remeshing. A Bayesian trans-dimensional inversion algorithm implementing this strategy is developed. 3D Voronoi cells are used to sample the model domain, selecting the elementary units contributing to the source solution and those remaining inactive as part of the crust.

Geometric deep learning for polygonal mesh denoising

Il seguente lavoro si propone come analisi degli operatori convoluzionali che caratterizzano le graph neural networks. ln particolare, la trattazione si divide in due parti, una teorica e una sperimentale. Nella parte teorica vengono innanzitutto introdotte le nozioni preliminari di mesh e convoluzione su mesh. In seguito vengono riportati i concetti base del geometric deep learning, quali le definizioni degli operatori convoluzionali e di pooling e unpooling. Un'attenzione particolare è stata data all'architettura Graph U-Net. La parte sperimentare riguarda l'applicazione delle reti neurali e l'analisi degli operatori convoluzionali applicati al denoising di superfici perturbate a causa di misurazioni imperfette effettuate da scanner 3D.

Geometric Deep Learning per il denoising di mesh 3D

La crescente disponibilità di scanner 3D ha reso più semplice l’acquisizione di modelli 3D dall’ambiente. A causa delle inevitabili imperfezioni ed errori che possono avvenire durante la fase di scansione, i modelli acquisiti possono risultare a volte inutilizzabili ed affetti da rumore. Le tecniche di denoising hanno come obiettivo quello di rimuovere dalla superficie della mesh 3D scannerizzata i disturbi provocati dal rumore, ristabilendo le caratteristiche originali della superficie senza introdurre false informazioni. Per risolvere questo problema, un approccio innovativo è quello di utilizzare il Geometric Deep Learning per addestrare una Rete Neurale in maniera da renderla in grado di eseguire efficacemente il denoising di mesh. L’obiettivo di questa tesi è descrivere il Geometric Deep Learning nell’ambito del problema sotto esame.

Virtual commissioning of automatic machines for mesh panels manufacturing

The purpose of this thesis is to present the concept of simulation for automatic machines and how it might be used to test and debug software implemented for an automatic machine. The simulation is used to detect errors and allow corrections of the code before the machine has been built. Simulation permits testing different solutions and improving the software to get an optimized one. Additionally, simulation can be used to keep track of a machine after the installation in order to improve the production process during the machine’s life cycle. The central argument of this project is discussing the advantage of using virtual commissioning to test the implemented software in a virtual environment. Such an environment is getting benefit in avoiding potential damages as well as reduction of time to have the machine ready to work. Also, the use of virtual commissioning allows testing different solutions without high losses of time and money. Subsequently, an optimized solution could be found after testing different proposed solutions. The software implemented is based on the Object-Oriented Programming paradigm which implies different features such as encapsulation, modularity, and reusability of the code. Therefore, this way of programming helps to get simplified code that is easier to be understood and debugged as well as its high efficiency. Finally, different communication protocols are implemented in order to allow communication between the real plant and the simulation model. By the outcome that this communication provides, we might be able to gather all the necessary data for the simulation and the analysis, in real-time, of the production process in a way to improve it during the machine life cycle.

LoRa Mesh: un caso di studio per la comunicazione tra imbarcazioni da diporto

Il progetto è stato sviluppato con l’idea di creare una rete attraverso la quale imbarcazioni da diporto relativamente vicine (10km), si possano scambiare informazioni sullo stato del mare e della navigazione, anche in assenza di una connessione a internet. In tal modo i dati dell’imbarcazione, come temperatura esterna, temperatura dell’acqua, vento, coordinate gps, AIS ecc... verrebbero condivisi attraverso la rete. In questo progetto è stata sviluppata un'infrastruttura in grado di far comunicare imbarcazioni da diporto su bande non licenziate, utilizzando solo materiale OpenSource, in particolare un protocollo chiamato LoRaMesh. Tale infrastruttura, non basandosi su uno standard definito, ha la possibilità di adattarsi a qualsiasi tipo di dato. Tutto il progetto si basa su schede PyCom, ed è stato sviluppato del codice in grado di fornire uno scambio di dati costante e un’interfacci BLE per comunicare con più dispositivi possibili. Per fornire un’esempio di come ci si può connettere con il BLE è stata scritta un’app per IOS che fornisce varie funzionalità, tra cui la possibilità di inviare dati GPS, molto utile per l’esecuzione dei vari test. Sono state svolte varie prove, in diversi luoghi e condizioni, utili a capire la portata massima dei dispositivi, e come la rete mesh si adatta e ripara.

A performance analysis of mesh models for cloud-based workflows

Nell'ambito della loro trasformazione digitale, molte organizzazioni stanno adottando nuove tecnologie per supportare lo sviluppo, l'implementazione e la gestione delle proprie architetture basate su microservizi negli ambienti cloud e tra i fornitori di cloud. In questo scenario, le service ed event mesh stanno emergendo come livelli infrastrutturali dinamici e configurabili che facilitano interazioni complesse e la gestione di applicazioni basate su microservizi e servizi cloud. L’obiettivo di questo lavoro è quello di analizzare soluzioni mesh open-source (istio, Linkerd, Apache EventMesh) dal punto di vista delle prestazioni, quando usate per gestire la comunicazione tra applicazioni a workflow basate su microservizi all’interno dell’ambiente cloud. A questo scopo è stato realizzato un sistema per eseguire il dislocamento di ognuno dei componenti all’interno di un cluster singolo e in un ambiente multi-cluster. La raccolta delle metriche e la loro sintesi è stata realizzata con un sistema personalizzato, compatibile con il formato dei dati di Prometheus. I test ci hanno permesso di valutare le prestazioni di ogni componente insieme alla sua efficacia. In generale, mentre si è potuta accertare la maturità delle implementazioni di service mesh testate, la soluzione di event mesh da noi usata è apparsa come una tecnologia ancora non matura, a causa di numerosi problemi di funzionamento.

BIM-FEM model interoperability for the design of a prestressed concrete bridge deck

In questa tesi ho analizzato il passaggio dall'ambiente BIM a quello FEM di un impalcato da ponte a travata precompressa, identificando criteri e applicando una metodologia che hanno consentito lo sviluppo di un modello FEM utilizzabile per l'analisi strutturale. Nella tesi si descrive l'opera e il suo dimensionamento, con l'analisi statica e le verifiche strutturali eseguite sia a mano sia sul modello in ambiente FEM importato dall'ambiente BIM. Oltre a ciò, viene modellata l'opera nella sua interezza ed inserita in un contesto reale. La tesi discute l'interoperabilità tra i due software evidenziando vantaggi (modello geometrico di partenza in ambiente FEM, trasferimento di informazioni inserite in ambiente BIM, riduzione dei tempi di modellazione e inserimento proprietà dei materiali e caratteristiche degli oggetti, inserimento armature di precompressione) e criticità (implementazione manuale di alcuni elementi nel modello geometrico, perdita di alcune informazioni, definizione di alcuni parametri, limitata interoperabilità FEM-BIM) della metodologia applicata.

Studio sull'interoperabilità BIM to FEM per strutture a parete in legno

Nel seguente elaborato di tesi è stato approfondito il tema dell’interoperabilità da software BIM a FEM nell’ambito degli edifici a parete in legno. L’utilizzo di programmi di Building Information Modeling si è affermato in maniera crescente nel mondo delle costruzioni. Infatti, la possibilità di costruire modelli tridimensionali della struttura, che associano ad ogni elemento presente nell’opera tutte le informazioni utili ai fini della sua, realizzazione (quali geometrie, costi, proprietà meccaniche, fasi d’impiego, ecc..) permette di accorciare notevolmente il tempo di progettazione e costruzione, diminuendo gli errori dovuti alla trasmissione dei dati tra le varie figure professionali. Nel campo delle costruzioni, l’elemento “parete in legno” non è ancora presente all’interno dei principali software BIM. Per questo motivo, è stato necessario, per lo svolgimento del presente progetto di tesi, uno studio dei principali parametri meccanici descrittivi del reale comportamento in opera delle pareti in legno. Tali parametri sono stati calcolati secondo i due principali metodi esistenti nell’ambito delle costruzioni in legno: il metodo fenomenologico e il metodo per componenti. Nel primo caso, l’influenza sul comportamento delle pareti da parte delle connessioni metalliche viene calcolata sotto forma di parametri meccanici equivalenti. Nel secondo metodo, invece, il comportamento in opera della parete risulta essere la conseguenza dell’interazione tra la rigidezza della parete stessa e quella delle connessioni, che vengono modellate come dei vincoli equivalenti. Al fine di validare i risultati ottenuti, si è proceduto ad applicare i parametri equivalenti a due casi studio. Il primo caso è rappresentato da una parete semplice (3.2m x 3.75m) sottoposta ad una forza concentrata in sommità. Successivamente è stato studiato il caso di un edificio a parete di legno di tre piani, sottoposto ai carichi di un edificio adibito a civile abitazione.

Analisi fem, simulazione e sperimentazione di un azionamento brushless con convertitore boost integrato per DC fast charge

L'elaborato analizza il funzionamento di un integrated boost converter, operante come sistema di interfaccia per la ricarica di un veicolo elettrico operante a 800V con la colonnina di ricarica a 400V. Il convertitore utilizza le fasi dell'azionamento di trazione come induttanze di filtro. Mediante un’analisi agli elementi finiti sono stati estratti i parametri del motore elettrico di un veicolo stradale operante a 800V. Il funzionamento del convertitore è studiato in ciascuna delle configurazioni proposte in ambiente Simulink. Poi, sono state individuate le posizioni che permettono il funzionamento ottimale del sistema ed infine sono state eseguite le prove a banco per verificare le previsioni dei modelli matematici dell'integrated boost converter. Si è quindi ottenuta una configurazione dell'azionamento a bordo del veicolo che permette il trasferimento di energia tra batteria e colonnina di ricarica a tensione inferiore, seppur siano richiesti sviluppi futuri per poter avere una ricarica completa della batteria.

Multiple Desmoid Tumors In A Patient With Gardner's Syndrome - Report Of A Case.

Desmoid tumor (DT) is a common manifestation of Gardner's Syndrome (GS), although it is a rare condition in the general population. DT in patients with GS is usually located in the abdominal wall and/or intra-abdominal cavity. We report a case of a 32 years-old female patient with familial adenomatous polyposis (FAP), who was already submitted to total colectomy and developed multiple DT, located in the abdominal wall and in the left breast. The patient underwent several surgical procedures, with a multidisciplinary team of surgeons. Wide surgical resections of the left breast and the abdominal wall tumors were performed in separate steps. Polypropylene mesh reconstruction and muscle flaps were needed to cover the defects of the thoracic and abdominal walls. After partial necrosis of the adipose-cutaneous flap in the abdomen that required a new skin graft, she had a satisfactory outcome with complete healing of the surgical incisions. DT is frequent in GS, however, breast localization is very rare, with few cases reported in the literature. Recurrence of DT is not negligible, even after a wide surgical resection. GS patients must be followed up closely, and clinical examination, associated with imaging studies, should be performed to detect any signs of tumor. DT represents one of the most significant causes of the morbidity and mortality that affects FAP patients following colectomy. In general, the surgical procedures to excise DT are highly complex, requiring a multidisciplinary team.

Graded Meshes In Bio-thermal Problems With Transmission-line Modeling Method.

In this study, the transmission-line modeling (TLM) applied to bio-thermal problems was improved by incorporating several novel computational techniques, which include application of graded meshes which resulted in 9 times faster in computational time and uses only a fraction (16%) of the computational resources used by regular meshes in analyzing heat flow through heterogeneous media. Graded meshes, unlike regular meshes, allow heat sources to be modeled in all segments of the mesh. A new boundary condition that considers thermal properties and thus resulting in a more realistic modeling of complex problems is introduced. Also, a new way of calculating an error parameter is introduced. The calculated temperatures between nodes were compared against the results obtained from the literature and agreed within less than 1% difference. It is reasonable, therefore, to conclude that the improved TLM model described herein has great potential in heat transfer of biological systems.

Seed rain in areas with and without bamboo dominance within an urban fragment of the Atlantic Forest

Understanding the flow of diaspores is fundamental for determining plant population dynamics in a particular habitat, and a lack of seeds is a limiting factor in forest regeneration, especially in isolated forest fragments. Bamboo dominance affects forest structure and dynamics by suppressing or delaying the recruitment of and colonization by tree species as well as by inhibiting the survival and growth of adult trees. The goal of the present study was to determine whether dominance of the bamboo species Aulonemia aristulata (Döll) McClure in the forest understory influences species abundance and composition. We examined the seed rain at two noncontiguous sites (1.5 km apart) within an urban forest fragment, with and without bamboo dominance (BD+ and BD- areas, respectively). Sixty seed traps (0.5 m², with a 1-mm mesh) were set in the BD+ and BD- areas, and the seed rain was sampled from January to December 2007. Diaspores were classified according to dispersal syndrome, growth form and functional type of the species to which they belonged. There were significant differences between the two areas in terms of seed density, species diversity and dispersal syndrome. The BD+ area showed greater seed density and species diversity. In both areas, seed distribution was limited primarily by impaired dispersal. Bamboo dominance and low tree density resulted in fewer propagules in the seed rain. Our results suggest that low availability of seeds in the rain does not promote the maintenance of a degraded state, characterized by the presence of bamboo.

Ambientes de cultivo, recipientes e substratos na produção de biomassa foliar e radicular em mudas de maracujazeiro amarelo em Aquidauana - MS

The objective of the work was to evaluate the effects of environment, recipients, and substrate compositions in passion fruit (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Deg.) seedlings biomass production in Pantanal region from September to November of 2006. Experimental trials were conducted in four protected environments, in two types of containers and three different substrate compositions. The environments were: A1 (greenhouse covered with low-density, 150-microns-thick polyethylene film), A2 (monofilament black screened with mesh for 50% of shade), A3 (aluminized screened with mesh for 50% of shade) and A4 (environment covered with straw of native coconut palm); the recipients were: polyethylene bags (R1) (15 x 25 cm) and polystyrene trays (R2) (with 72 cells). There substrates were: S1 (soil + organic compost + vermiculite, 1:1: 1 v/v), S2 (soil + organic compost + sawdust, 1:1: 1 v/v) and S3 (soil + organic compost + vermiculite + sawdust, 1:1: 1/2: 1/2 v/v). The experimental design was completely randomized statistical analysis in split-split-plot, with fifteen replications. The treatments in the plot were environments, in the subplots were pots, and subsubplots were substrates (4 x 2 x 3 = 24 treatments). Fresh and dry mass of aerial and root system parts were evaluated. Environments with screen showed better results for seedlings of yellow passion fruit biomass in polyethylene bags. Polyethylene bags promoted higher biomasses. The substrate with vermiculite showed better results for both types of containers. The substrate with a higher percentage of sawdust showed the worst result.

Swine deep bedding ashes as a mineral additive for cement based mortar

The sustainability of intensive swine production demands alternative destinations for the generated residues. Ashes from swine rice husk-based deep bedding were tested as a mineral addition for cement mortars. The ashes were obtained at 400 to 600ºC, ground and sieved through a 325 mesh sieve (# 0.045 mm). The characterization of the ashes included the determination of the index of pozzolanic activity with lime. The ashes were also tested as partial substitutes of Portland cement. The mortars were prepared using a cement:sand proportion of 1:1.5, and with water/cement ratio of 0.4. Three percentages of mass substitution of the cement were tested: 10, 20 and 30%. Mortar performances were assessed at 7 and 28 days determining their compressive strength. The chosen condition for calcinations at the laboratory scale was related to the maximum temperature of 600ºC since the resulting ashes contained vitreous materials and presented satisfactory values for the pozzolanic index under analysis. The pozzolanic activity indicated promising results for ashes produced at 600ºC as a replacement of up to 30% in cement masses.

Exposição repetida à cafeína aumenta a atividade locomotora induzida pelo femproporex em ratos adolescentes e adultos

A cafeína e o femproporex são substâncias psicoestimulantes. O femproporex é muito utilizado no Brasil como anorexígeno enquanto a cafeína é amplamente consumida como constituinte regular da dieta. A administração repetida de psicoestimulantes induz sensibilização comportamental que se caracteriza pelo aumento progressivo dos seus efeitos locomotores. Pode ocorrer ainda sensibilização cruzada entre essas substâncias. Investigamos se a administração repetida de cafeína aumenta a locomoção induzida pelo femproporex em ratos adolescentes e adultos. Quarenta e oito ratos adolescentes (dia pós-natal 27) e 32 adultos (dia pós-natal 60) foram distribuídos em dois grupos que receberam injeção intra-peritoneal de 10,0 mg/kg de cafeína (CAF) (adolescentes N = 24; adultos N = 16) ou salina (SAL) (adolescentes N = 24; adultos N = 16) diariamente durante 10 dias. Três dias após a última injeção, cada grupo CAF ou SAL foi subdividido em dois subgrupos que receberam injeção i.p. de salina (SAL) (1 mL/kg) ou femproporex (FEM) (2,0 mg/kg). Após as injeções, a atividade locomotora foi avaliada automaticamente em intervalos de 5 minutos durante 1 hora. Nossos resultados demonstraram que em ratos adolescentes e adultos o pré-tratamento com CAF aumenta a atividade locomotora induzida pela administração aguda de FEM, sugerindo que a cafeína causa sensibilização aos efeitos locomotores desse derivado anfetamínico.