Micromechanics of dentin/adhesive interface in function of dentin depth: 3d finite element analysis

Objectives: The aim of this study was to analyze the stress distribution on dentin/adhesive interface (d/a) through a 3-D finite element analysis (FEA) varying the number and diameter of the dentin tubules orifice according to dentin depth, keeping hybrid layer (HL) thickness and TAǴs length constant. Materials and Methods: 3 models were built through the SolidWorks software: SD - specimen simulating superficial dentin (41 x 41 x 82 μm), with a 3 μm thick HL, a 17 μm length Tag, and 8 tubules with a 0.9 μm diameter restored with composite resin. MD - similar to M1 with 12 tubules with a 1.2 μm diameter, simulating medium dentin. DD - similar to M1 with 16 tubules with a 2.5 μm diameter, simulating deep dentin. Other two models were built in order to keep the diameter constant in 2.5 μm: MS - similar to SD with 8 tubules; and MM - similar to MD with 12 tubules. The boundary condition was applied to the base surface of each specimen. Tensile load (0.03N) was performed on the composite resin top surface. Stress field (maximum principal stress in tension - σMAX) was performed using Ansys Wokbench 10.0. Results: The peak of σMAX (MPa) were similar between SD (110) and MD (106), and higher for DD (134). The stress distribution pathway was similar for all models, starting from peritubular dentin to adhesive layer, intertubular dentin and hybrid layer. The peak of σMAX (MPa) for those structures was, respectively: 134 (DD), 56.9 (SD), 45.5 (DD), and 36.7 (MD). Conclusions: The number of dentin tubules had no influence in the σMAX at the dentin/adhesive interface. Peritubular and intertubular dentin showed higher stress with the bigger dentin tubules orifice condition. The σMAX in the hybrid layer and adhesive layer were going down from superficial dentin to deeper dentin. In a failure scenario, the hybrid layer in contact with peritubular dentin and adhesive layer is the first region for breaking the adhesion. © 2011 Nova Science Publishers, Inc.

Simulation of the flow through automatic valves of hermetic compressors by the immersed boundary method approach

The main goal of the present work is to verify the applicability of the Immersed Boundary Method together with the Virtual Physical Model to solve the flow through automatic valves of hermetic compressors. The valve was simplified to a two-dimensional radial diffuser, with diameter ratio of D/d = 1.5, and simulated for a one cycle of opening and closing process with a imposed velocity of 3.0 cm/s for the reed, dimensionless gap between disks in the range of 0.07 < s/d < 0.10, and inlet Reynolds number equal to 1500. The good results obtained showed that the methodology has great potential as project tool for this type of valve systems. © The Authors, 2011.

An anisotropic linear elastic boundary element formulation for masonry wall analysis

This work presents an application of a Boundary Element Method (BEM) formulation for anisotropic body analysis using isotropic fundamental solution. The anisotropy is considered by expressing a residual elastic tensor as the difference of the anisotropic and isotropic elastic tensors. Internal variables and cell discretization of the domain are considered. Masonry is a composite material consisting of bricks (masonry units), mortar and the bond between them and it is necessary to take account of anisotropy in this type of structure. The paper presents the formulation, the elastic tensor of the anisotropic medium properties and the algebraic procedure. Two examples are shown to validate the formulation and good agreement was obtained when comparing analytical and numerical results. Two further examples in which masonry walls were simulated, are used to demonstrate that the presented formulation shows close agreement between BE numerical results and different Finite Element (FE) models. © 2012 Elsevier Ltd.

An exact series solution for the vibration analysis of cylindrical shells with arbitrary boundary conditions

In this paper, an exact series solution for the vibration analysis of circular cylindrical shells with arbitrary boundary conditions is obtained, using the elastic equations based on Flügge's theory. Each of the three displacements is represented by a Fourier series and auxiliary functions and sought in a strong form by letting the solution exactly satisfy both the governing differential equations and the boundary conditions on a point-wise basis. Since the series solution has to be truncated for numerical implementation, the term exactly satisfying should be understood as a satisfaction with arbitrary precision. One of the important advantages of this approach is that it can be universally applied to shells with a variety of different boundary conditions, without the need of making any corresponding modifications to the solution algorithms and implementation procedures as typically required in other techniques. Furthermore, the current method can be easily used to deal with more complicated boundary conditions such as point supports, partial supports, and non-uniform elastic restraints. Numerical examples are presented regarding the modal parameters of shells with various boundary conditions. The capacity and reliability of this solution method are demonstrated through these examples. © 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Regular and switching platform: Bone stress analysis with varying implant diameter

The aim of this study was to evaluate stress distribution of the peri-implant bone by simulating the biomechanical influence of implants with different diameters of regular or platform switched connections by means of 3-dimensional finite element analysis. Five mathematical models of an implant-supported central incisor were created by varying the diameter (5.5 and 4.5 mm, internal hexagon) and abutment platform (regular and platform switched). For the cortical bone, the highest stress values (rmax and rvm) were observed in situation R1, followed by situations S1, R2, S3, and S2. For the trabecular bone, the highest stress values (rmax) were observed in situation S3, followed by situations R1, S1, R2, and S2. The influence of platform switching was more evident for cortical bone than for trabecular bone and was mainly seen in large platform diameter reduction.

Morphotropic phase boundary and electrical properties of 1-x[Bi 0.5Na0.5]TiO3 -xBa[Zr0.25Ti 0.75]O3 lead-free piezoelectric ceramics

Lead-free solid solutions (1-x)Bi0.5Na0.5TiO 3 (BNT)-xBaZr0.25Ti0.75O3 (BZT) (x=0, 0.01, 0.03, 0.05, and 0.07) were prepared by the solid state reaction method. X-ray diffraction (XRD) and Rietveld refinement analyses of 1-x(BNT)-x(BZT) solid solution ceramic were employed to study the structure of these systems. A morphotropic phase boundary (MPB) between rhombohedral and cubic structures occured at the composition x=0.05. Raman spectroscopy exhibited a splitting of the (TO3) mode at x=0.05 and confirmed the presence of MPB region. Scanning electron microcopy (SEM) images showed a change in the grain shape with the increase of BZT into the BNT matrix lattice. The temperature dependent dielectric study showed a gradual increase in dielectric constant up to x=0.05 and then decrease with further increase in BZT content. Maximum coercive field, remanent polarization and high piezoelectric constant were observed at x=0.05. Both the structural and electrical properties show that the solid solution has an MPB around x=0.05. © 2012 Elsevier Ltd and Techna Group S.r.l.

Simulação numérica do escoamento de jatos impingentes axissimétricos confinados

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Simulação numérica do escoamento em difusores radiais usando o método da fronteira imersa

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

Bilhares dependentes do tempo: um mecanismo para suprimir aceleração de Fermi

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aplicação de métodos teóricos na investigação da transferência auto-consistente de elétrons em nano-retificador orgânico

Neste trabalho apresentamos um estudo teórico da estrutura eletrônica de uma molécula do tipo Doador-dinitrobenzene e um grupo Aceitador-dihydrophenazine (D-A) com pontes poliênicas variando de π = 0 à π = 10. Trata-se de um sistema promissor para o desenvolvimento de retificadores moleculares, que sob dopagem química podem vir a adquirir propriedades elétricas de material condutor. E ainda, sob ação de campo elétrico externo apresenta comportamento equivalente ao de dispositivos usuais, mas com inúmeras vantagens como, por exemplo, tamanho extremamente reduzido e intensa resposta ótica em regime não-linear. Para estudar esse sistema, fizemos otimizações de geometria sistematicamente, levando em conta cálculos de ZINDO/S-CIS (Zerner´s Intermediate Neglect of Differential Orbital/Spectroscopic – Configuration Interaction Single) que utilizam 220 configurações em média. Observamos uma transferência eletrônica calculada por métodos derivados de Hartree-Fock. Nossos resultados mostram uma delocalização bem definida dos Orbitais Moleculares de Fronteira (OMFs) HOMO[LUMO] nos grupos D[A] para molécula com ponte poliênica relativamente grande. Para estruturas com ponte poliênica relativamente pequena o contrário é observado, e uma uniformidade dos OMFs nos terminais DA é verificada. O que indicaria que somente as estruturas com ponte poliênica relativamente grande seriam promissoras pra criação de dispositivos, tendo LUMO como canal de condução. Um estudo detalhado do rearranjo de carga molecular para a mesma estrutura, sob a ação de um campo elétrico externo mostrou que o transporte de carga no grupo D[A] independe do tamanho da ponte poliênica. A voltagem aplicada é intensa o bastante para criar um potencial de saturação para este sistema com grupos DA muito próximos (evidenciando uma região de saturação e uma região de operação para sistemas com pontes pequenas), normalmente presente e sistemas com ponte molecular relativamente grande e nos dispositivos semicondutores macroscópicos. Acreditamos que o OMF LUMO desempenha um papel importante no que diz respeito ao transporte de carga em estruturas relativamente grandes, seguido de falhas em estruturas moleculares onde o grupo D está muito próximo do A. Nossos resultados mostram que temos um retificador molecular que pode trabalhar corretamente como um retificador macroscópico.

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.

Respostas eletromagnéticas dos arranjos coplanar e coaxial em poço

Foi estudado a viabilidade de aplicação do arranjo coplanar de bobinas nas sondas de perfilagem em poço por indução eletromagnética. Paralelamente foram geradas as respostas do convencional arranjo coaxial, que é o amplamente utilizado nas sondas comerciais, com o propósito de elaborar uma análise comparativa. Através da solução analítica (meios homogêneos) e semi-analítica (meios heterogêneos) foram geradas inicialmente as respostas para modelos mais simples, tais como os do (1) meio homogêneo, isotrópico e ilimitado; (2) uma casca cilíndrica simulando a frente de invasão; (3) duas cascas cilíndricas para simular o efeito annulus; (4) uma interface plana e dois semi-espaços simulando o contato entre duas camadas espessas e (5) uma camada plano-horizontal e dois semi-espaços iguais. Apesar da simplicidade destes modelos, eles permitem uma análise detalhada dos efeitos que alguns parâmetros geoelétricos têm sobre as respostas. Aí então, aplicando ainda as condições de contorno nas fronteiras (Sommerfeld Boundary Value Problem), obtivemos as soluções semi-analíticas que nos permitiram simular as respostas em modelos relativamente mais complexos, tais como (1) zonas de transição gradacional nas frentes de invasão; (2) seqüências de camadas plano-paralelas horizontais e inclinadas; (3) seqüências laminadas que permitem simular meios anisotrópicos e (4) passagem gradacional entre duas camadas espessas. Concluimos que o arranjo coplanar de bobinas pode ser uma ferramenta auxiliar na (1) demarcação das interfaces de camadas espessas; (2) posicionamento dos reservatórios de pequenas espessuras; (3) avaliação de perfis de invasão e (4) localizar variações de condutividade azimutalmente.

Convecção mista em cavidades com fontes de calor aletadas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Defoliation patterns in signal grass tillers with varying heights in the same pasture

The experiment was carried out to evaluate the patterns of defoliation in plants of various heights in the same pasture of Brachiaria decumbens cv. Basilisk under continuous stocking with cattle. Four plant heights were evaluated (10, 20, 30 and 40 cm) in the same managed sward, with mean height equal to 25 cm. A randomized blocks design was used, with two replications. Defoliation frequency increased linearly along with plant height in the same pasture. Defoliation intensity, number of defoliations in leaf blade and percentage of leaf blade grazed per tiller also increased linearly along with plant height. The defoliation interval decreased linearly according to plant height. The quadratic model was adequately fitted into grazing efficiency data, reaching the highest value (98%) at the sward site with 35 cm plants. The percentage variation in signal grass height showed a negative linear response with initial plant height. The structure of the pasture, characterized by the diversity in plant heights, is simultaneously the cause and consequence of the variability in defoliation patterns in individual tillers, which occur on the horizontal plane of the pasture.

Stress distribution on dentin-cement-post interface varying root canal and glass fiber post diameters. A three-dimensional finite element analysis based on micro-C data

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