The importance of anisotropic Coulomb interaction in LaMnO3

In low-temperature anti-ferromagnetic LaMnO3, strong and localized electronic interactions among Mn 3d electrons prevent a satisfactory description from standard local density and generalized gradient approximations in density functional theory calculations. Here we show that the strong on-site electronic interactions are described well only by using direct and exchange corrections to the intra-orbital Coulomb potential. Only DFT+U calculations with explicit exchange corrections produce a balanced picture of electronic, magnetic and structural observables in agreement with experiment. To understand the reason, a rewriting of the functional form of the +U corrections is presented that leads to a more physical and transparent understanding of the effect of these correction terms. The approach highlights the importance of Hund’s coupling (intra-orbital exchange) in providing anisotropy across the occupation and energy eigenvalues of the Mn d states. This intra-orbital exchange is the key to fully activating the Jahn-Teller distortion, reproducing the experimental band gap and stabilizing the correct magnetic ground state in LaMnO3. The best parameter values for LaMnO3 within the DFT(PBEsol)+U framework are determined to be U = 8 eV and J = 1.9 eV.

Accumulation of complex eigenvalues of an indefinite Sturm--Liouville operator with a shifted Coulomb potential

For a particular family of long-range potentials V, we prove that the eigenvalues of the indefinite Sturm–Liouville operator A = sign(x)(−Δ+V(x)) accumulate to zero asymptotically along specific curves in the complex plane. Additionally, we relate the asymptotics of complex eigenvalues to the two-term asymptotics of the eigenvalues of associated self-adjoint operators.

Study of (9)Be+(12)C elastic scattering at energies near the Coulomb barrier

In this work, angular distribution measurements for the elastic channel were performed for the (9)Be + (12)C reaction at the energies E(Lab) = 13.0, 14.5, 17.3, 19.0 and 21.0 MeV, near the Coulomb barrier. The data have been analyzed in the framework of the double folding Sao Paulo potential. The experimental elastic scattering angular distributions were well described by the optical potential at forward angles for all measured energies. However, for the three highest energies, an enhancement was observed for intermediate and backward angles. This can be explained by the elastic transfer mechanism. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Universal trend for heavy-ion total reaction cross-sections at energies above the Coulomb barrier

Heavy-ion total reaction cross-section measurements for more than 1100 reaction cases covering 61 target nuclei in the range (6)Li-(238)U and 158 projectile nuclei from (2)H to (84)Kr (mostly exotic ones) have been analyzed in a systematic way by using an empirical, three-parameter formula that is applicable to the cases of projectile kinetic energies above the Coulomb barrier. The analysis has shown that the average total nuclear binding energy per nucleon of the interacting nuclei and their radii are the chief quantities that describe the cross-section patterns. A great amount of cross-section data (87%) has been quite satisfactorily reproduced by the proposed formula; therefore, the total reaction cross-section predictions for new, not yet experimentally investigated reaction cases can be obtained within 25% (or much less) uncertainty.

Proton-halo effects in the (8)B+(58)Ni reaction near the Coulomb barrier

Elastic scattering of (8)B and (7)Be on a (58)Ni target has been measured at energies near the Coulomb barrier. The total reaction cross sections were deduced from Optical-model fits to the experimental angular distributions. Comparison with other systems shows evidence for proton-halo effects on (8)B, as well as for neutron-halo on (6)He reactions. While the enhancement in the cross section observed for (8)B is explained in terms of projectile breakup, in the case of (6)He reactions, the particle transfer proces explains the observed enhancement.

Análise numérica de uma escavação de grande porte em Porto Alegre/RS: caso de obra

Neste trabalho, apresenta-se um estudo numérico, através do Método dos Elementos Finitos, do efeito de instalação de uma parede diafragma com tirantes, seguida de uma grande escavação em solo residual de Granito Independência. As simulações numéricas são comparadas a deslocamentos medidos em uma obra localizada no Bairro Moinhos de Vento, na cidade de Porto Alegre, Rio Grande do Sul - Brasil. Para realizar esta análise utilizou-se o programa computacional Plaxis. Este programa se destina especificamente a análises da deformabilidade e estabilidade de projetos de engenharia geotécnica, cuja simulação requer o uso de métodos numéricos que consideram linearidade e não-linearidade constitutiva, bem como dependência do tempo. Foi utilizado nas simulações o Modelo Elástico-Perfeitamente Plástico com Superfície de Ruptura de Mohr- Coulomb. Os parâmetros do solo foram determinados a partir de ensaios de SPT e CPT, e balizados através de dados obtidos na literatura. Os resultados das análises numéricas são comparados com os resultados medidos in situ, durante a execução da escavação. Foram feitas duas análises distintas, uma chamada Classe A, onde os parâmetros estimados através dos ensaios SPT e CPT foram adotados como padrão e utilizados na simulação da obra Na segunda análise, denominada análise Classe C, correspondente a uma avaliação dos valores de ângulo de atrito (φ), coesão (c) e Módulo de Elasticidade (E), procurando-se avaliar a sensibilidade das previsões. Os resultados da análise numérica Classe A apresentam uma boa aproximação dos resultados medidos em 3 dos 5 perfis analisados, sendo que as simulações reproduziram de forma qualitativa a tendência das curvas experimentais. Parâmetros de resistência e deformabilidade têm um grande influência no comportamento do modelo numérico. A variação de parâmetros de projeto, como a força de ancoragem nos tirantes e a rigidez da parede diafragma também foram testadas. Os resultados demonstram que a influência destes parâmetros é significativa na medida dos deslocamentos.

Comportamento mecânico de britas empregadas em pavimentação

Camadas granulares têm um importante papel no comportamento global de estruturas de pavimentos, especialmente quando possuem revestimentos delgados ou não possuem revestimento. Para estabelecer métodos de projeto mais eficientes e critérios construtivos, é necessário que a resposta das camadas granulares sob a ação do tráfego seja bem compreendida e levada em consideração. Assim, esta dissertação relata resultados de uma pesquisa sobre o comportamento quanto à resistência ao cisalhamento e deformações permanentes de três britas (uma graduada e duas uniformes com diferentes tamanhos máximos de partícula). Foram realizados ensaios triaxiais estáticos e dinâmicos obtendo-se os parâmetros de resistência de Mohr-Coulomb, módulos de Young, módulos de resiliência e o comportamento quanto a deformações permanentes. Para a brita graduada, desenvolveu-se um estudo complementar sobre o efeito do grau de compactação (90% e 100%) no seu comportamento mecânico. Uma observação conjunta dos resultados estáticos e dinâmicos associada a uma análise mecanística proporciona uma visão global dos resultados obtidos. A brita graduada, com grau de compactação de 100%, mostrou-se um agregado de excelente qualidade, apresentando bom comportamento quanto a deformações permanentes e elevada resistência ao cisalhamento, porém os seu módulos de resiliência foram apenas razoáveis Surpreendentemente, a granulometria uniforme com menor “tamanho máximo de agregado” apresentou um bom comportamento mecânico, porém devido aos seus baixos módulos de resiliência, não pode ser utilizada como camada de base. O seu uso fica restrito a pavimentos permeáveis sob tráfego de veículos leves, conforme demonstrado pelos resultados do monitoramento de um estacionamento experimental analisado nesta dissertação. As britas: uniforme com maior “tamanho máximo de agregado”(GU2) e graduada (GG1) com grau de compactação de 90%, apresentaram baixa resistência ao cisalhamento e alta deformabilidade plástica, comprometendo o seu uso como camada de base. De forma geral, foi confirmada a influência do grau de compactação e da granulometria no comportamento mecânico de materiais granulares. Nem o Índice de Suporte Califórnia e nem a resistência ao cisalhamento mostraram-se bons indicativos do comportamento de materiais granulares quanto a deformações permanentes.

Aplicação de retroanálise na escavação de um túnel na Ilha da Madeira

Pretende-se determinar os parâmetros geomecânicos de um maciço atravessado por um túnel construído na ilha da Madeira, através de retroanálise. Para tal, recorre-se a um modelo numérico tridimensional para simular o avanço da escavação e a dados obtidos a partir da instrumentação da obra, nomeadamente, através da medição de convergências e deslocamentos superficiais. A análise numérica é aplicada a um problema de identificação de parâmetros geomecânicos, em três secções localizadas muito próximas do emboquilhamento do Faial, do túnel do Faial/Cortado. Este problema rege-se por um comportamento elástico perfeitamente plástico e um critério de rotura de Mohr-Coulomb. Para a resolução do problema recorreu-se à utilização do software de diferenças finitas, FLAC3D, tendo-se usufruído da sua base de programação para modelar o processo complexo de escavação e suporte do túnel. A modelação tridimensional no FLAC3D é conseguida através da sua linguagem de programação interna, FISH, criando funções capazes de simular o processo da escavação parcial, instalação dos elementos de suporte, e monitorizar e extrair as variáveis pretendidas. Numa primeira fase realizou-se uma análise paramétrica relativamente ao comportamento do maciço fazendo variar alguns parâmetros geomecânicos deste. Numa segunda fase do estudo, procedeu-se à otimização de um conjunto de parâmetros elásticos e resistentes, intrínsecos ao material envolvente do túnel, através de retroanálise. A otimização dos parâmetros foi realizada por meio da utilização de expressões de cálculo de medida de dispersão estatística entre os dados obtidos a partir da instrumentação em obra e os resultados correspondentes obtidos a partir da análise numérica. Os valores obtidos para os diferentes parâmetros do maciço rochoso foram comparados com os respetivos valores recolhidos na bibliografia para maciços da ilha da Madeira, bem como com os valores previstos pela caracterização geomecânica efetuada durante a fase de construção do túnel objeto de estudo.

Modelagem numérica de estruturas de contenção atirantadas em areia

A numerical study on the behavior of tied-back retaining walls in sand, using the finite element method (FEM) is presented. The analyses were performed using the software Plaxis 2D, and were focused on the development of horizontal displacements, horizontal stresses, shear forces and bending moments in the structure during the construction process. Emphasis was placed on the evaluation of wall embedment, tie-back horizontal spacing, wall thickness, and free anchor length on wall behavior. A representative soil profile of a specific region at the City of Natal, Brazil, was used in the numerical analyses. New facilities built on this region often include retaining structures of the same type studied herein. Soil behavior was modeled using the Mohr-Coulomb constitutive model, whereas the structural elements were modeled using the linear elastic model. Shear strength parameters of the soil layers were obtained from direct shear test results conducted with samples collected at the studied site. Deformation parameters were obtained from empirical correlations from SPT test results carried out on the studied site. The results of the numerical analyses revealed that the effect of wall embedment on the investigated parameters is virtually negligible. Conversely, the tie-back horizontal spacing plays an important role on the investigated parameters. The results also demonstrated that the wall thickness significantly affects the wall horizontal displacements, and the shear forces and bending moments within the retaining structure. However, wall thickness was not found to influence horizontal stresses in the structure

Effects of a mixed vector-scalar screened coulomb potential for spinless particles

The problem of a spinless particle subject to a general mixing of vector and scalar screened Coulomb potentials in a two-dimensional world is analyzed and its bounded solutions are found. Some unusual results, including the existence of a bona fide solitary zero-eigenmode solution, are revealed for the Klein-Gordon equation. The cases of pure vector and scalar potentials, already analyzed in previous works, are obtained as particular cases.

Unified treatment of mixed vector-scalar screened Coulomb potentials for fermions

The problem of a fermion subject to a general mixing of vector and scalar screened Coulomb potentials in a two-dimensional world is analyzed and quantization conditions are found.

Bound states by a pseudoscalar Coulomb potential in one-plus-one dimensions

The Dirac equation is solved for a pseudoscalar Coulomb potential in a two-dimensional world. An infinite sequence of bounded solutions are obtained. These results are in sharp contrast with those ones obtained in 3 + 1 dimensions where no bound-state solutions are found. Next the general two-dimensional problem for pseudoscalar power-law potentials is addressed consenting us to conclude that a nonsingular potential leads to bounded solutions. The behaviour of the upper and lower components of the Dirac spinor for a confining linear potential nonconserving- as well as conserving-parity, even if the potential is unbounded from below, is discussed in some detail. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Confinement of spinless particles by Coulomb potentials in two-dimensional space-time

The problem of confinement of spinless particles in 1 + 1 dimensions is approached with a linear potential by considering a mixing of Lorentz vector and scalar couplings. Analytical bound-states solutions are obtained when the scalar coupling is of sufficient intensity compared to the vector coupling. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Bounded solutions of neutral fermions with a screened Coulomb potential

The intrinsically relativistic problem of a fermion subject to a pseudoscalar screened Coulomb plus a uniform background potential in two-dimensional space-time is mapped into a Sturm-Liouville. This mapping gives rise to an effective Morse-like potential and exact bounded solutions are found. It is shown that the uniform background potential determinates the number of bound-state solutions. The behaviour of the eigenenergies as well as of the upper and lower components of the Dirac spinor corresponding to bounded solutions is discussed in detail and some unusual results are revealed. An apparent paradox concerning the uncertainty principle is solved by recurring to the concepts of effective mass and effective Compton wavelength. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.