Reconstrução e geração de malhas em estruturas biomecânicas tridimensionais para análise por elemento finitos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da estabilidade e da capacidade resistente de painéis estruturais do sistema construtivo Light Steel Framing

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Análise de coletores solares com armazenadores integrados baseado na geometria cubóide utilizando CFD

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Visualização das funções complexas e do Teorema Fundamental da Álgebra

Pós-graduação em Matemática Universitária - IGCE

O cálculo variacional e o problema da braquistócrona

Pós-graduação em Matemática Universitária - IGCE

Investigação da transição isolante-metal do CDM via algoritmos computacionais e estudo de nano-dispositivos orgânicos

Apresentamos neste trabalho um estudo teórico sobre polímeros orgânicos conjugados. É conhecido que estes sistemas, em geral semicondutores ou isolantes, sob dopagem química podem vir a adquirir propriedades elétricas de material condutor. E ainda, sob ação de campo elétrico, pequenos oligômeros podem apresentar comportamento equivalente ao de dispositivos usuais, mas com inúmeras vantagens como, por exemplo, tamanho extremamente reduzido (alguns nanômetros). Dessa forma no primeiro capítulo faremos uma breve introdução sobre polímeros orgânicos conjugados mostrando alguns resultados experimentais obtidos para o polímero 4-dicianometileno-4,4-ciclopenta [2,1-b: 3,4b’] ditiofeno – CDM, que é o objeto central de estudo desta dissertação. O capítulo 2 trata dos métodos quânticos utilizados. Citaremos a Teoria de Hartre-Fock (HF) e suas derivações semi-empíricas. A técnica de Interação de configuração (CI) e a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) também serão tratadas neste capítulo. O capítulo 3 é dedicado a descrever as características de alguns dispositivos usuais como diodos e transistores. Aqui o fundamental é entender a composição, o funcionamento e principalmente, como se comportam suas curvas características corrente versus voltagem (IxV). Citaremos ainda alguns dispositivos eletrônicos extremamente pequenos. No capítulo 4 começa nossos resultados e discussões referentes a análise da transição isolante-metal em CDM sob ação de dopagem. Primeiramente a nível semiempírico, obtivemos a caracterização ótica de oligômeros de CDM neutro e na presença de defeitos conformacionais do tipo bipólarons negativo e positivo. Partindo de geometrias otimizadas via métodos AM1 e PM3 obtivemos o espectro de absorção para sistemas com e sem carga. A nível Hartree-Fock calculamos a Estrutura de Bandas e a Densidade de Estados (DOS) para o PCDM no estado neutro e dopado. O cálculo da DOS e da Dispersão foram realizados através de programas computacionais desenvolvidos aqui no Grupo de Física de Materiais da Amazônia (GFMA). Apresentamos ainda neste capítulo o espectro de absorção teórico para oligômeros de CDM com diversas configurações com geometrias totalmente otimizadas pelo DFT. No capítulo 5 temos os resultados relativos à análise de nanodispositivos baseados em tetrâmeros de CDM com e sem carga. As curvas do deslocamento de carga versus voltagem apresentam características de curvas de dispositivos usuais. Analisamos também o espectro de absorção teórico dos nanodispositivos para valores de tensão nula e em pontos de saturação de corrente nas regiões direta e reversa.

Processamento interpretativo de dados magnetométricos e inversão de dados gravimétricos aplicados à prospecção de hidrocarbonetos

Apresentamos dois métodos de interpretação de dados de campos potenciais, aplicados à prospecção de hidrocarbonetos. O primeiro emprega dados aeromagnéticos para estimar o limite, no plano horizontal, entre a crosta continental e a crosta oceânica. Este método baseia-se na existência de feições geológicas magnéticas exclusivas da crosta continental, de modo que as estimativas das extremidades destas feições são usadas como estimativas dos limites da crosta continental. Para tanto, o sinal da anomalia aeromagnética na região da plataforma, do talude e da elevação continental é amplificado através do operador de continuação analítica para baixo usando duas implementações: o princípio da camada equivalente e a condição de fronteira de Dirichlet. A maior carga computacional no cálculo do campo continuado para baixo reside na resolução de um sistema de equações lineares de grande porte. Este esforço computacional é minimizado através do processamento por janelas e do emprego do método do gradiente conjugado na resolução do sistema de equações. Como a operação de continuação para baixo é instável, estabilizamos a solução através do funcional estabilizador de primeira ordem de Tikhonov. Testes em dados aeromagnéticos sintéticos contaminados com ruído pseudo-aleatório Gaussiano mostraram a eficiência de ambas as implementações para realçar os finais das feições magnéticas exclusivas da crosta continental, permitindo o delineamento do limite desta com a crosta oceânica. Aplicamos a metodologia em suas duas implementações a dados aeromagnéticos reais de duas regiões da costa brasileira: Foz do Amazonas e Bacia do Jequitinhonha. O segundo método delineia, simultaneamente, a topografia do embasamento de uma bacia sedimentar e a geometria de estruturas salinas contidas no pacote sedimentar. Os modelos interpretativos consistem de um conjunto de prismas bidimensionais verticais justapostos, para o pacote sedimentar e de prismas bidimensionais com seções verticais poligonais para as estruturas salinas. Estabilizamos a solução, incorporando características geométricas do relevo do embasamento e das estruturas salinas compatíveis com o ambiente geológico através dos estabilizadores da suavidade global, suavidade ponderada e da concentração de massa ao longo de direções preferenciais, além de vínculos de desigualdade nos parâmetros. Aplicamos o método a dados gravimétricos sintéticos produzidos por fontes 2D simulando bacias sedimentares intracratônicas e marginais apresentando densidade do pacote sedimentar variando com a profundidade segundo uma lei hiperbólica e abrigando domos e almofadas salinas. Os resultados mostraram que o método apresenta potencial para delinear, simultaneamente, as geometrias tanto de almofadas e domos salinos, como de relevos descontínuos do embasamento. Aplicamos o método, também, a dados reais ao longo de dois perfis gravimétricos sobre as Bacias de Campos e do Jequitinhonha e obtivemos interpretações compatíveis com a geologia da área.

Modelamento e correção de descentralização das imagens de tempo de trânsito

As imagens da parede do poço obtidas através da ferramenta UBI (Ultrasonic Borehole Imager) são amplamente utilizadas por geólogos e engenheiros de petróleo para identificar eventos geológicos nas paredes de poços abertos e na inspeção dos tubos de revestimento, uma vez que este perfil praticamente fornece uma fotografia da parede do poço. As ferramentas de imageamento acústico produzem imagens do tempo de trânsito e da amplitude do pulso acústico gerado pela ferramenta e refletido na parede do poço. Entretanto, estas imagens podem ter uma interpretação não realista, uma vez que elas podem ter seu aspecto alterado em razão do movimento da ferramenta no interior do poço. Este trabalho apresenta o modelamento das imagens de tempo de trânsito a partir da aplicação do critério de Coulomb para a ruptura da parede do poço submetida a um estado plano de tensões, a qual fornecerá a seção do poço, que é a forma geométrica que será traçada pela ferramenta de imageamento acústico do poço. O deslocamento ascensional da ferramenta e as imperfeições da parede do poço, normalmente, são os responsáveis pelo deslocamento da posição do transdutor em relação ao eixo do poço. Este efeito pode ter grande responsabilidade nas imperfeições das imagens de tempo de trânsito. Assim, a correção dessas imagens, chamada de correção da descentralização, busca o reposicionamento do transdutor para a posição do eixo do poço. Apresenta-se, também, um método de correção do efeito da descentralização da ferramenta baseado neste modelamento. O método é proposto com base na geometria analítica plana e no método do raio para a definição do tempo de trânsito do pulso acústico, com o objetivo de reconstruir as imagens de tempo de trânsito obtidas com a ferramenta descentralizada, ou seja, corrigir estas imagens tornando-as como se fossem obtidas com a ferramenta centralizada em relação ao eixo do poço.

Development of computational 3D MoM algorithm for nanoplasmonics

In this paper, we present an algorithm for full-wave electromagnetic analysis of nanoplasmonic structures. We use the three-dimensional Method of Moments to solve the electric field integral equation. The computational algorithm is developed in the language C. As examples of application of the code, the problems of scattering from a nanosphere and a rectangular nanorod are analyzed. The calculated characteristics are the near field distribution and the spectral response of these nanoparticles. The convergence of the method for different discretization sizes is also discussed.

Aplicação da computação simbólica na resolução de problemas de condução de calor em cilindros vazados com condições de contorno convectivas

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Influence of distance, geometry and number of control stations on quality of local geodetic networks for the purpose of georeferencing of rural properties

The implementation of local geodetic networks for georeferencing of rural properties has become a requirement after publication of the Georeferencing Technical Standard by INCRA. According to this standard, the maximum distance of baselines to GNSS L1 receivers is of 20 km. Besides the length of the baseline, the geometry and the number of geodetic control stations are other factors to be considered in the implementation of geodetic networks. Thus, this research aimed to examine the influence of baseline lengths higher than the regulated limit of 20 km, the geometry and the number of control stations on quality of local geodetic networks for georeferencing, and also to demonstrate the importance of using specific tests to evaluate the solution of ambiguities and on the quality of the adjustment. The results indicated that the increasing number of control stations has improved the quality of the network, the geometry has not influenced on the quality and the baseline length has influenced on the quality; however, lengths higher than 20 km has not interrupted the implementation, with GPS L1 receiver, of the local geodetic network for the purpose of georeferencing. Also, the use of different statistical tests, both for the evaluation of the resolution of ambiguities and for the adjustment, have enabled greater clearness in analyzing the results, which allow that unsuitable observations may be eliminated.

Geosynthetic-Reinforced Soil Structure Built to Restore Original Geometry of a 12 m High Slope After Failure Using Local Soil

This paper presents a study case in which a geosynthetic-reinforced soil (GRS) structure was used to rebuild a 12 m high slope after its failure. The failed slope is located between the parking lot of a private company and a public school. Due to surrounding structures restrictions, this project required a solution with rapidity in execution. In addition, as a requirement established by its owner, this structure should recover the original geometry of the slope. Besides the importance regarding surrounding constructions, an interesting aspect of this study case relies on the versatility of geosynthetic materials. A woven geotextile was used as reinforcement. Five other geosynthetic materials were used in this study case. Facing comprised a geocell filled with local soil cover and grass mats, resulting in a green facing. A geonet was used to hold the grass mats in place before grass roots development. Regarding the drainage system, geocomposite drains and geopipes were installed to drain subsurface water. A nonwoven geotextile was used as filter in drainage trenches, which were placed near the structure toe. Additionally to the GRS structure, the lower portion of the slope was reinforced with soil nailing technique. The face of the nailed soil portion was covered with sandbags and shotcrete. It emphasizes the flexibility of GRS structures regarding their application with other technical options in Geotechnical Engineering. The economic aspect of this study case also deserves attention. It did not require soil transportation and other design and construction steps, e.g. concrete structures design and construction.

Impact of Quantity of Resin, C-factor, and Geometry on Resin Composite Polymerization Shrinkage Stress in Class V Restorations

Objective: This study evaluated the effect of quantity of resin composite, C-factor, and geometry in Class V restorations on shrinkage stress after bulk fill insertion of resin using two-dimensional finite element analysis.Methods: An image of a buccolingual longitudinal plane in the middle of an upper first premolar and supporting tissues was used for modeling 10 groups: cylindrical cavity, erosion, and abfraction lesions with the same C-factor (1.57), a second cylindrical cavity and abfraction lesion with the same quantity of resin (QR) as the erosion lesion, and then all repeated with a bevel on the occlusal cavosurface angle. The 10 groups were imported into Ansys 13.0 for two-dimensional finite element analysis. The mesh was built with 30,000 triangle and square elements of 0.1 mm in length for all the models. All materials were considered isotropic, homogeneous, elastic, and linear, and the resin composite shrinkage was simulated by thermal analogy. The maximum principal (MPS) and von Mises stresses (VMS) were analyzed for comparing the behavior of the groups.Results: Different values of angles for the cavosurface margin in enamel and dentin were obtained for all groups and the higher the angle, the lower the stress concentration. When the groups with the same C-factor and QR were compared, the erosion shape cavity showed the highest MPS and VMS values, and abfraction shape, the lowest. A cavosurface bevel decreased the stress values on the occlusal margin. The geometry factor overcame the effects of C-factor and QR in some situations.Conclusion: Within the limitations of the current methodology, it is possible to conclude that the combination of all variables studied influences the stress, but the geometry is the most important factor to be considered by the operator.

Unsupervised manifold learning using Reciprocal kNN Graphs in image re-ranking and rank aggregation tasks

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Técnica para dedução do modelo algébrico PTT, aplicações e análises numéricas em escoamentos bidimensionais

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)