A spectrum-driven damage Identification technique : application and validation through the numerical simulation of the Z24 Bridge

The present paper focuses on a damage identification method based on the use of the second order spectral properties of the nodal response processes. The explicit dependence on the frequency content of the outputs power spectral densities makes them suitable for damage detection and localization. The well-known case study of the Z24 Bridge in Switzerland is chosen to apply and further investigate this technique with the aim of validating its reliability. Numerical simulations of the dynamic response of the structure subjected to different types of excitation are carried out to assess the variability of the spectrum-driven method with respect to both type and position of the excitation sources. The simulated data obtained from random vibrations, impulse, ramp and shaking forces, allowed to build the power spectrum matrix from which the main eigenparameters of reference and damage scenarios are extracted. Afterwards, complex eigenvectors and real eigenvalues are properly weighed and combined and a damage index based on the difference between spectral modes is computed to pinpoint the damage. Finally, a group of vibration-based damage identification methods are selected from the literature to compare the results obtained and to evaluate the performance of the spectral index.

A sixth-order finite volume method for the 1D biharmonic operator: application to intramedullary nail simulation

A new very high-order finite volume method to solve problems with harmonic and biharmonic operators for one- dimensional geometries is proposed. The main ingredient is polynomial reconstruction based on local interpolations of mean values providing accurate approximations of the solution up to the sixth-order accuracy. First developed with the harmonic operator, an extension for the biharmonic operator is obtained, which allows designing a very high-order finite volume scheme where the solution is obtained by solving a matrix-free problem. An application in elasticity coupling the two operators is presented. We consider a beam subject to a combination of tensile and bending loads, where the main goal is the stress critical point determination for an intramedullary nail.

Micorrizas arbusculares del sur de la Amazonia colombiana y su relación con algunos factores fisicoquímicos y biológicos del suelo

La presencia de micorrizas arbusculares en la vegetación de la Amazonia mejora la nutrición de las plantas en suelos de baja fertilidad. Este trabajo evaluó la presencia natural de hongos micorrícicos de tipo arbuscular (HMA) en suelos ácidos de textura franco-arcillosa a arcillosa del sur de la Amazonia colombiana bajo bosque, rastrojo joven, y praderas establecidas, a dos profundidades diferentes. Fue estudiada la presencia de HMA (riqueza y abundancia de esporas) relacionado con la acidez, la capacidad de intercambio catiónico, el carbono orgánico, el fósforo total, las fracciones de fósforo soluble y fijado al aluminio, hierro y calcio, y el ADN total del suelo. Se detectaron diferencias significativas, en el contenido de ADN total y el número de esporas respecto a la profundidad de muestreo. El pH presentó un efecto significativo sobre el contenido de ADN y el número de esporas de HMA. El contenido de ADN en el suelo se vio afectado por las concentraciones de fosfatos de aluminio, mientras la esporulación de HMA fue afectada por las concentraciones de fosfatos de hierro del suelo. Así, el número de esporas de HMA en suelos de la Amazonia se ve afectada por la profundidad, el pH y por el tipo de fosfatos minerales presentes.

Off-line simulation inspires insight: a neurodynamics approach to efficient robot task learning

There is currently an increasing demand for robots able to acquire the sequential organization of tasks from social learning interactions with ordinary people. Interactive learning-by-demonstration and communication is a promising research topic in current robotics research. However, the efficient acquisition of generalized task representations that allow the robot to adapt to different users and contexts is a major challenge. In this paper, we present a dynamic neural field (DNF) model that is inspired by the hypothesis that the nervous system uses the off-line re-activation of initial memory traces to incrementally incorporate new information into structured knowledge. To achieve this, the model combines fast activation-based learning to robustly represent sequential information from single task demonstrations with slower, weight-based learning during internal simulations to establish longer-term associations between neural populations representing individual subtasks. The efficiency of the learning process is tested in an assembly paradigm in which the humanoid robot ARoS learns to construct a toy vehicle from its parts. User demonstrations with different serial orders together with the correction of initial prediction errors allow the robot to acquire generalized task knowledge about possible serial orders and the longer term dependencies between subgoals in very few social learning interactions. This success is shown in a joint action scenario in which ARoS uses the newly acquired assembly plan to construct the toy together with a human partner.

Simulation of OWES with five-Level converter linked to the grid: Harmonic assessment

This paper deals with a computing simulation for an offshore wind energy system taking into account the influence of the marine waves action throughout the floating platform. The wind energy system has a variable-speed turbine equipped with a permanent magnet synchronous generator and a full-power five level converter, injecting energy into the electric grid through a high voltage alternate current link. A reduction on the unbalance of the voltage in the DC-link capacitors of the five-level converter is proposed by a strategic selection of the output voltage vectors. The model for the drive train of the wind energy system is a two mass model, including the dynamics of the floating platform. A case study is presented and the assessment of the quality of the energy injected into the electric grid is discussed.

Simulation of a rectifier malfunction on a offshore wind system with HVDC transmission

A new integrated mathematical model for the simulation of an offshore wind system having a rectifier input voltage malfunction at one phase is presented in this paper. The mathematical model considers an offshore variable-speed wind turbine on a floating platform, equipped with a permanent magnet synchronous generator using full-power three-level converter to inject energy into the electric network, through a high voltage direct current transmission submarine cable. The model for the drive train is a discrete three mass, incorporating the dynamic of the moving surface. A case study is presented to access conclusion about the malfunction.

Numerical simulation of the reflow soldering process

Dissertação de mestrado integrado em Mechanical Engineering

An interactive web-based tool for breast reduction surgery simulation

In this work, we present a 3D web-based interactive tool for numerical modeling and simulation approach to breast reduction surgery simulation, to assist surgeons in planning all aspects related to breast reduction surgery before the actual procedure takes place, thereby avoiding unnecessary risks. In particular, it allows the modeling of the initial breast geometry, the definition of all aspects related to the surgery and the visualization of the post-surgery breast shape in a realistic environment.

An integrated model for simulation of construction phasing of arch concrete dams

Dissertação de mestrado integrado em Civil Engineering

Geração de uma rede pedonal em formato vectorial e definição de percursos pedonais em ambiente urbano: estudo de caso na Póvoa de Varzim

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Single molecule simulation of diffusion and enzyme kinetics

This work presents a molecular-scale agent-based model for the simulation of enzymatic reactions at experimentally measured concentrations. The model incorporates stochasticity and spatial dependence, using diffusing and reacting particles with physical dimensions. We developed strategies to adjust and validate the enzymatic rates and diffusion coefficients to the information required by the computational agents, i.e., collision efficiency, interaction logic between agents, the time scale associated with interactions (e.g., kinetics), and agent velocity. Also, we tested the impact of molecular location (a source of biological noise) in the speed at which the reactions take place. Simulations were conducted for experimental data on the 2-hydroxymuconate tautomerase (EC 5.3.2.6, UniProt ID Q01468) and the Steroid Delta-isomerase (EC 5.3.3.1, UniProt ID P07445). Obtained results demonstrate that our approach is in accordance to existing experimental data and long-term biophysical and biochemical assumptions.

Hábitat urbano, su diseño a partir de normativas que contemplen parámetros ambientales. Estudio de casos en la ciudad de Córdoba

El trabajo de investigación se inscribe dentro del marco académico y de la metodología abordada en los laboratorios taller de la Cátedra de Diseño Urbano 2 de la FA UCC. La problemática que se explora es la construcción del hábitat urbano desde parámetros ambientales. La finalidad de esta investigación es aportar premisas necesarias para el diseño de una normativa que lleve a la cualificación del hábitat urbano. Esto posibilitará el diseño de una ciudad nueva a través de ordenanzas que acompañen la renovación en los procesos de evolución urbana. El trabajo es abordado desde la relación entre densidad poblacional sugerida por la volumetría edilicia implícita en los perfiles de la normativa vigente para determinados sectores de la ciudad de Córdoba y la calidad de vida resultante. El trabajo se estructura en 2 partes que se interrelacionan: Plataforma teórica: Busca individualizar aquellas acciones que tienen un alcance de conformadoras del hábitat urbano a partir de la experimentación proyectual y el análisis crítico de casos y de bibliografía. Plataforma experimental: Tomando como caso de estudio un sector en particular, será vista desde tres miradas: La actual, La prospectiva y La propositiva. La experimentación proyectual de estos desarrollos volumétricos se presentan como simulaciones que ponen en prueba a modo de verificaciones las hipótesis iniciales.

Manejo de enfermedades y mejora de la salud de las plantas mediante la utilización de microorganismos. Caso 2:Relevamiento de las especies de hongos micorrícicos presentes en el suelo y asociadas a raíces de cebollas en diferentes rotaciones de cultivos y su efecto como agentes de bioprotección frente a enfermedades

La diversidad de los microorganismos del suelo es esencial para la sustentabilidad de los sistemas productivos además de ser un indicador integral de la condición de los ecosistemas. Entre estos microorganismos los hongos micorrícicos (HMA) cumplen un papel fundamental, al incrementar la tolerancia de las plantas a estreses bióticos y abióticos. Los sistemas de labranza tradicionales y el monocultivo tienden a disminuir su diversidad y su población, mientras que las rotaciones de cultivos y el establecimiento de praderas hacen incrementar esta diversidad. Phoma terrestris es un hongo patógeno de suelo, agente causal de la “raíz rosada de la cebolla”, enfermedad limitante para dicho cultivo. Su control es muy dificultoso dado que el patógeno sobrevive en el suelo varias campañas agrícolas, tiene un amplio rango de hospedantes y no existen variedades con buen comportamiento frente a los aislamientos argentinos. El presente proyecto propone la determinación biomolecular de los HMA presentes en el suelo y en asociación a las raíces de la cebolla, el estudio de la variaciones producidas en la flora micorríca bajo diferentes rotaciones, la determinación en la sanidad de la cebolla en las diferentes secuencias de cultivo y la evaluación de la capacidad de los mismos para atenuar los efectos deletéreos de P. terrestris.

Modificaciones sitio dirigidas en la albúmina sérica humana para mejorar su afinidad en el transporte de medicamentos

La albúmina sérica humana es una proteína globular de importancia biológica. Se destacan su capacidad para mantener la presión oncótica del plasma y como transportadora de muchos compuestos, entre ellos fármacos. Muchos de estos fármacos, antimicóticos y oncológicos son altamente hidrofóbicos y son vehiculizados en medios acuosos formando complejos con la albúmina. Esta interacción ocurre por la presencia de tres dominios hidrofóbicos presentes en el interior de su estructura proteica. Esto permite deducir que la incorporación de drogas hidrofóbicas se encuentra limitado por el número de dominios hidrofóbicos. Este proyecto plantea como objetivo el desarrollo de nuevas variantes de albúmina, que presenten dominios hidrofóbicos más extendidos para mejorar su capacidad transportadora. Se procederá en primera instancia a realizar el clonado del cADN de la albúmina en un vector de expresión. Se realizarán modificaciones puntuales e inserciones de nucleótidos en el gen de la albúmina que permitan incrementar la cantidad de secuencias hidrofóbicas presentes. Se expresarán y purificarán las diferentes variantes de albúmina. De lograrse los objetivos, se caracterizarán las propiedades biológicas y fisico-químicas de estas variantes mediante análisis farmacológicos, inmunológicos y de biocompatibilidad. En una segunda etapa podremos analizar y evaluar la posibilidad de usar algunas de estas variantes como nuevos vehículos para el transporte de diversos fármacos.