Rock fracture mean trace length estimation and confidence interval calculation using maximum likelihood methods

There has been a resurgence of interest in the mean trace length estimator of Pahl for window sampling of traces. The estimator has been dealt with by Mauldon and Zhang and Einstein in recent publications. The estimator is a very useful one in that it is non-parametric. However, despite some discussion regarding the statistical distribution of the estimator, none of the recent works or the original work by Pahl provide a rigorous basis for the determination a confidence interval for the estimator or a confidence region for the estimator and the corresponding estimator of trace spatial intensity in the sampling window. This paper shows, by consideration of a simplified version of the problem but without loss of generality, that the estimator is in fact the maximum likelihood estimator (MLE) and that it can be considered essentially unbiased. As the MLE, it possesses the least variance of all estimators and confidence intervals or regions should therefore be available through application of classical ML theory. It is shown that valid confidence intervals can in fact be determined. The results of the work and the calculations of the confidence intervals are illustrated by example. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Postbuckling of piezoelectric FGM plates subject to thermo-electro-mechanical loading

In this paper, we examine the postbuckling behavior of functionally graded material FGM rectangular plates that are integrated with surface-bonded piezoelectric actuators and are subjected to the combined action of uniform temperature change, in-plane forces, and constant applied actuator voltage. A Galerkin-differential quadrature iteration algorithm is proposed for solution of the non-linear partial differential governing equations. To account for the transverse shear strains, the Reddy higher-order shear deformation plate theory is employed. The bifurcation-type thermo-mechanical buckling of fully clamped plates, and the postbuckling behavior of plates with more general boundary conditions subject to various thermo-electro-mechanical loads, are discussed in detail. Parametric studies are also undertaken, and show the effects of applied actuator voltage, in-plane forces, volume fraction exponents, temperature change, and the character of boundary conditions on the buckling and postbuckling characteristics of the plates. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Dynamic stability of laminated FGM plates based on higher-order shear deformation theory

This paper conducts a dynamic stability analysis of symmetrically laminated FGM rectangular plates with general out-of-plane supporting conditions, subjected to a uniaxial periodic in-plane load and undergoing uniform temperature change. Theoretical formulations are based on Reddy's third-order shear deformation plate theory, and account for the temperature dependence of material properties. A semi-analytical Galerkin-differential quadrature approach is employed to convert the governing equations into a linear system of Mathieu-Hill equations from which the boundary points on the unstable regions are determined by Bolotin's method. Free vibration and bifurcation buckling are also discussed as subset problems. Numerical results are presented in both dimensionless tabular and graphical forms for laminated plates with FGM layers made of silicon nitride and stainless steel. The influences of various parameters such as material composition, layer thickness ratio, temperature change, static load level, boundary constraints on the dynamic stability, buckling and vibration frequencies are examined in detail through parametric studies.

Stokes-operator-squeezed continuous-variable polarization states

We investigate nonclassical Stokes-operator variances in continuous-wave polarization-squeezed laser light generated from one and two optical parametric amplifiers. A general expression of how Stokes-operator variances decompose into two-mode quadrature operator variances is given. Stokes parameter variance spectra for four different polarization-squeezed states have been measured and compared with a coherent state. Our measurement results are visualized by three-dimensional Stokes-operator noise volumes mapped on the quantum Poincare sphere. We quantitatively compare the channel capacity of the different continuous-variable polarization states for communication protocols. It is shown that squeezed polarization states provide 33% higher channel capacities than the optimum coherent beam protocol.

Optical experiments beyond the quantum limit: Squeezing entanglement and teleportation

Results of experiments recently performed are reported, in which two optical parametric amplifiers were set up to generate two independently quadrature squeezed continuous wave laser beams. The transformation of quadrature squeezed states into polarization squeezed states and into states with spatial quantum correlations is demonstrated. By utilizing two squeezed laser beams, a polarization squeezed state exhibiting three simultaneously squeezed Stokes operator variances was generated. Continuous variable polarization entanglement was generated and the Einstein-Podolsky-Rosen paradox was observed. A pair of Stokes operators satisfied both the inseparability criterion and the conditional variance criterion. Values of 0.49 and 0.77, respectively, were observed, with entanglement requiring values below unity. The inseparability measure of the observed quadrature entanglement was 0.44. This value is sufficient for a demonstration of quantum teleportation, which is the next experimental goal of the authors.

Quantum theory of the far-off-resonance continuous-wave Raman laser: Heisenberg-Langevin approach

We present the quantum theory of the far-off-resonance continuous-wave Raman laser using the Heisenberg-Langevin approach. We show that the simplified quantum Langevin equations for this system are mathematically identical to those of the nondegenerate optical parametric oscillator in the time domain with the following associations: pump pump, Stokes signal, and Raman coherence idler. We derive analytical results for both the steady-state behavior and the time-dependent noise spectra, using standard linearization procedures. In the semiclassical limit, these results match with previous purely semiclassical treatments, which yield excellent agreement with experimental observations. The analytical time-dependent results predict perfect photon statistics conversion from the pump to the Stokes and nonclassical behavior under certain operational conditions.

Anomalous water absorption in porous materials

The absorption of fluid by unsaturated, rigid porous materials may be characterized by the sorptivity. This is a simple parameter to determine and is increasingly being used as a measure of a material's resistance to exposure to fluids (especially moisture and reactive solutes) in aggressive environments. The complete isothermal absorption process is described by a nonlinear diffusion equation, with the hydraulic diffusivity being a strongly nonlinear function of the degree of saturation of the material. This diffusivity can be estimated from the sorptivity test. In a typical test the cumulative absorption is proportional to the square root of time. However, a number of researchers have observed deviation from this behaviour when the infiltrating fluid is water and there is some potential for chemo-mechanical interaction with the material. In that case the current interpretation of the test and estimation of the hydraulic diffusivity is no longer appropriate. Kuntz and Lavallee (2001) discuss the anomalous behaviour and propose a non-Darcian model as a more appropriate physical description. We present an alternative Darcian explanation and theory that retrieves the earlier advantages of the simple sorptivity test in providing parametric information about the material's hydraulic properties and allowing simple predictive formulae for the wetting profile to be generated.

Análise da fibrose do tecido adiposo de mulheres submetidas à abdominoplastia e cirurgia bariátrica

A fibrose é um acúmulo demasiado de matriz extracelular, resultante de um desequilíbrio entre a síntese e a degradação dos seus componentes. É associada às alterações metabólicas do tecido adiposo, contudo sua ocorrência nos diferentes depósitos e repercussões clínicas ainda não são totalmente compreendidas. O objetivo deste estudo foi analisar a fibrose no tecido adiposo em relação à presença de obesidade, localização do depósito [tecido adiposo subcutâneo abdominal (TASA) e visceral (TAV)] e sua associação a variáveis clínicas. Amostras de gordura do TASA e TAV foram obtidas de 21 mulheres submetidas à cirurgia bariátrica (IMC>40Kg/m2) e 25 amostras de TASA das submetidas à abdominoplastia (IMC<30Kg/m2). As amostras foram processadas para histologia convencional. O corante picrosirius foi utilizado para avaliação das fibras colágenas totais. As imagens obtidas foram analisadas no ADIPOSOFT®. O percentual de fibrose no TASA e no TAV foi analisado com testes estatísticos não paramétricos, adotando-se um valor de p<0,05. A fibrose no TASA foi maior em mulheres com obesidade (p<0.0006). A fibrose entre os depósitos de TASA e de TAV foi observada apenas em mulheres pardas e negras com obesidade (p<0,012). A fibrose no TASA não foi correlacionada com as variáveis clínicas nas mulheres sem obesidade. No entanto, nas submetidas à cirurgia bariátrica, foram observadas correlações da fibrose no TASA com Índice de Massa Corpórea (IMC), hemoglobina glicada (A1c), LDL e triglicerídeos; e no TAV com porcentagem de perda gordura pré-operatório, % de perda de gordura total, % de massa magra pré, Taxa Metabólica Basal (TBM) e Gasto Energético Basal (GEB). Os parâmetros metabólicos e de perfil antropométrico antes da cirurgia bariátrica foram associados à fibrose no TASA, enquanto os parâmetros após a cirurgia foram associados à fibrose no TAV.

Eventos de vida em mulheres com diagnóstico de câncer de mama

Introdução: A relação entre eventos de vida e o surgimento e progressão do câncer de mama tem sido investigada por alguns estudos. Objetivo: Identificar os eventos de vida ocorridos em mulheres com diagnóstico de câncer de mama, examinar o tempo transcorrido entre o evento e o diagnóstico, examinar a associação entre a sobrecarga ocasionada pelo evento no momento da ocorrência e após o diagnóstico e examinar a associação entre metástase e eventos de vida pós diagnóstico de câncer de mama. Metodologia: Estudo transversal realizado no Hospital Santa Rita de Cássia, Vitória – ES. Compõe-se a amostra por 300 mulheres. Coletaram-se os dados no período de setembro a dezembro de 2014. Utilizou-se o instrumento Life Events Units – LEU/VAS que se baseia na Escala de Avaliação de Reajustamento Social de Holmes e Rahe, que no Brasil foi adaptada por Vasconcellos. Utilizou-se o Pacote Estatístico para Ciências Sociais (SPSS), versão 20.0, para calcular a frequência, média, mediana, desvio padrão e aplicar os testes não paramétrico de Wilcoxon e qui-quadrado. Resultados: A média de idade foi de 53 anos. Predominou-se mulheres de raça/cor não branca (65%), com menos de 8 anos de estudo (64%) e casadas (54%). Identificou-se que a maioria da amostra relatou pelo menos um evento de vida (99,3%). O principal evento de vida relatado foi morte de alguém na família. As medianas do tempo transcorrido entre os eventos de vida mais relatados e o diagnóstico de câncer de mama variaram de 5 a 15 anos. Observou-se diferença significante (p< 0,05) entre a sobrecarga ocasionada pelos eventos de vida nos dois momentos examinados. Em relação à metástase, 31,7% das que tiveram recidivas relataram um ou mais eventos de vida (p= 0,001). Quando considerado o tempo transcorrido entre o diagnóstico e o surgimento da metástase nas 46 mulheres, observou-se uma mediana de 18,0 meses. Conclusão: Os resultados deste estudo são potencialmente importantes, pois dão suporte a uma possível interação entre eventos de vida pós diagnóstico de câncer de mama e metástase. Estudos futuros são necessários para melhor compreensão desta relação.

Survival analysis: a tool in the study of post-harvest diseases in peaches

Survival analysis is applied when the time until the occurrence of an event is of interest. Such data are routinely collected in plant diseases, although applications of the method are uncommon. The objective of this study was to use two studies on post-harvest diseases of peaches, considering two harvests together and the existence of random effect shared by fruits of a same tree, in order to describe the main techniques in survival analysis. The nonparametric Kaplan-Meier method, the log-rank test and the semi-parametric Cox's proportional hazards model were used to estimate the effect of cultivars and the number of days after full bloom on the survival to the brown rot symptom and the instantaneous risk of expressing it in two consecutive harvests. The joint analysis with baseline effect, varying between harvests, and the confirmation of the tree effect as a grouping factor with random effect were appropriate to interpret the phenomenon (disease) evaluated and can be important tools to replace or complement the conventional analysis, respecting the nature of the variable and the phenomenon.

Concepção de uma pequena turbina eólica destinada ao segmento doméstico (simplificação e análise aerodinâmica das pás)

O trabalho que se apresenta incide sobre o estudo aerodinâmico das pás de uma turbina eólica de pequeno porte, com vista à simplificação geométrica, de forma a que estas sejam baratas e de fácil concepção. A teoria da quantidade de movimento do elemento de pá (BEMT), que é o modelo de referência para o projecto e análise aerodinâmica das pás das turbinas eólicas, foi utilizada neste trabalho de forma a projectar e analisar aerodinamicamente as pás da turbina. Sendo assim, desenvolveu-se um programa computacional em MATLAB, denominado de “Turbina”, de forma a implementar a teoria BEM. Introduzindo os dados dos parâmetros de projecto no programa (potência requerida, o número de pás, velocidade do vento, a TSR e o tipo de perfil alar), obtêm-se os parâmetros geométricos das pás (distribuição da corda ao longo da envergadura, o raio da pá e a distribuição da torção da pá), os parâmetros aerodinâmicos e de desempenho. Uma pá ideal foi calculada e de seguida foi modificada de forma a obter-se uma pá simples e menos carregada aerodinamicamente. Introduzidas as modificações na geometria da pá ideal, obtiveram-se duas configurações distintas. Uma configuração linear, onde a distribuição da corda e do ângulo de torção se tornam lineares, e outra configuração bi-linear, onde a distribuição da corda continua linear mas o ângulo de torção se torna bi-linear, isto é, a pá é composta por dois troços onde cada troço apresenta uma distribuição linear do ângulo de torção geométrica. As conclusões demonstram que a configuração bi-linear é uma boa alternativa a configuração ideal, apresentando uma redução do desempenho do rotor de 2.8% para um aumento do raio da pá em 1.41%, para se obter a mesma potência da configuração ideal. A análise aos perfis alares, utilizados neste trabalho, foi efectuada a partir dos programas comerciais ICEM e FLUENT. De forma a automatizar a análise de CFD, três programas foram desenvolvidos utilizando a linguagem de programação “C”. Os programas são denominados de “Malha2D”, “Calcula_Coeficientes” e “Plot_Graficos”. Finalmente, um estudo paramétrico foi feito de forma a avaliar a influências das variáveis de projecto no desempenho geral da turbina.

Desenvolvimento do sistema de tracção de um veículo eléctrico ecológico com travagem regenerativa

Nesta dissertação descreve-se uma metodologia de dimensionamento do sistema de tracção para equipar um veículo eléctrico ecológico (VEECO) com inclusão de um sistema de travagem regenerativa. Apresenta-se uma perspectiva geral de diversas topologias de sistemas de tracção utilizadas nos veículos eléctricos e realiza-se a sua comparação através do estudo e análise dos acionamentos electromecânicos que podem ser utilizados nesses sistemas de tracção eléctrica. Utilizando ferramentas de simulação numérica, estuda-se o modelo matemático de um veículo eléctrico com travagem regenerativa. A partir deste modelo matemático é adoptado uma possível configuração para o seu sistema de tracção eléctrica e são obtidas características teóricas de desempenho do veículo eléctrico, através da análise de testes padrão ao veículo. Em banco de ensaios, constrói-se um sistema de tracção eléctrica que permite a validação experimental do modelo matemático do veículo eléctrico. Para a construção deste banco de ensaios foram concebidos os sistemas de tracção eléctrica, de carga mecânica e de controlo e monitorização do banco de ensaios. A validação experimental realiza-se através dos mesmos testes padrão ao veículo eléctrico, como o teste NEDC (New European Driving Cycle), o teste de aceleração entre 0 e 100km/h e o teste de gradeabilidade. Desenvolve-se o dimensionamento do sistema de tracção eléctrica a equipar o VEECO, através da componente de modelação paramétrica do modelo matemático do veículo eléctrico. Com esta metodologia é adoptado um conjunto de variáveis paramétricas relacionadas com os elementos que constituem o sistema de tracção eléctrica do VEECO. Estuda-se a influência destas variáveis paramétricas nas características de desempenho pretendidas para o VEECO. Como resultado da análise de modelação paramétrica é apresentada uma solução para o sistema de tracção eléctrica do VEECO que cumpre a execução do NEDC, apresenta um tempo de aceleração entre 0 e 100km/h inferior a 10 segundos, supera uma gradeabilidade de 10% e uma autonomia de 200 km. O sistema de tracção do VEECO também permite realizar a travagem regenerativa com rendimento até 33%. Possui controlo de tracção e anti bloqueio da roda motora, através de uma unidade de controlo que permite reduzir a potência transmitida ao veio, quando a velocidade da roda de tracção difere do valor de referência da velocidade do veículo. Os conhecimentos adquiridos através do processo de investigação e desenvolvimento, para a realização da presente dissertação permitem apresentar perspectivas de desenvolvimento futuro com aplicação nos sistemas de tracção de veículos eléctricos rodoviários.

Influência da modelação de núcleos de betão armado no cálculo automático de estruturas de edifícios

O presente trabalho aborda a questão do comportamento e influência estrutural da modelação de um núcleo de secção aberta de parede fina no modelo tridimensional de elementos finitos de um edifício de betão armado, composto por 5 pisos sujeito à acção sísmica regulamentar. Para o efeito, foram considerados os Eurocódigos estruturais, nomeadamente o Eurocódigo 0, Eurocódigo 1 e Eurocódigo 8. A fim de avaliar a importância do tipo de modelação destes elementos estruturais, elemento fundamental para a caracterização da resposta dinâmica, foi desenvolvido um estudo paramétrico, fazendo-se a análise de quatro formas distintas de modelação do mesmo núcleo. Para os mesmos casos de carregamento, é feita uma análise comparativa entre os resultados obtidos a nível de períodos, percentagem de armadura nos pilares e no próprio núcleo bem como os deslocamentos para os modelos em estudo, com recurso a um programa de cálculo automático. O edifício considerado neste trabalho foi modelado com base no programa comercial de cálculo automático SAP 2000 versão 14.4. Posteriormente apresentam-se e discutem-se os resultados obtidos nos vários modelos em causa e para as várias situações propostas ao longo do trabalho.

Seismic resistance of earth construction in Portugal

This paper presents an assessment of the potential seismic performance of new earth construction in Portugal. Results of a parametric study on a properly designed rammed earth construction, considering several strengthening solutions, are presented and discussed. It is concluded that single storey houses can have acceptable seismic performance even in high seismicity areas, provided that the structure is adequately strengthened by reinforced concrete columns and beams. Improvement of the characteristics of the structural material (earth) may be necessary to reduce damage.

Interest rate exposure of Spanish banks: A nonparametric analysis

Interest rate risk is one of the major financial risks faced by banks due to the very nature of the banking business. The most common approach in the literature has been to estimate the impact of interest rate risk on banks using a simple linear regression model. However, the relationship between interest rate changes and bank stock returns does not need to be exclusively linear. This article provides a comprehensive analysis of the interest rate exposure of the Spanish banking industry employing both parametric and non parametric estimation methods. Its main contribution is to use, for the first time in the context of banks’ interest rate risk, a nonparametric regression technique that avoids the assumption of a specific functional form. One the one hand, it is found that the Spanish banking sector exhibits a remarkable degree of interest rate exposure, although the impact of interest rate changes on bank stock returns has significantly declined following the introduction of the euro. Further, a pattern of positive exposure emerges during the post-euro period. On the other hand, the results corresponding to the nonparametric model support the expansion of the conventional linear model in an attempt to gain a greater insight into the actual degree of exposure.