Algorithms for two-dimensional cutting stock and strip packing problems using dynamic programming and column generation

We investigate several two-dimensional guillotine cutting stock problems and their variants in which orthogonal rotations are allowed. We first present two dynamic programming based algorithms for the Rectangular Knapsack (RK) problem and its variants in which the patterns must be staged. The first algorithm solves the recurrence formula proposed by Beasley; the second algorithm - for staged patterns - also uses a recurrence formula. We show that if the items are not so small compared to the dimensions of the bin, then these algorithms require polynomial time. Using these algorithms we solved all instances of the RK problem found at the OR-LIBRARY, including one for which no optimal solution was known. We also consider the Two-dimensional Cutting Stock problem. We present a column generation based algorithm for this problem that uses the first algorithm above mentioned to generate the columns. We propose two strategies to tackle the residual instances. We also investigate a variant of this problem where the bins have different sizes. At last, we study the Two-dimensional Strip Packing problem. We also present a column generation based algorithm for this problem that uses the second algorithm above mentioned where staged patterns are imposed. In this case we solve instances for two-, three- and four-staged patterns. We report on some computational experiments with the various algorithms we propose in this paper. The results indicate that these algorithms seem to be suitable for solving real-world instances. We give a detailed description (a pseudo-code) of all the algorithms presented here, so that the reader may easily implement these algorithms. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Minimizing the object dimensions in circle and sphere packing problems

Given a fixed set of identical or different-sized circular items, the problem we deal with consists on finding the smallest object within which the items can be packed. Circular, triangular, squared, rectangular and also strip objects are considered. Moreover, 2D and 3D problems are treated. Twice-differentiable models for all these problems are presented. A strategy to reduce the complexity of evaluating the models is employed and, as a consequence, instances with a large number of items can be considered. Numerical experiments show the flexibility and reliability of the new unified approach. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Reaction-diffusion systems coupled at the boundary and the Morse-Smale property

We study an one-dimensional nonlinear reaction-diffusion system coupled on the boundary. Such system comes from modeling problems of temperature distribution on two bars of same length, jointed together, with different diffusion coefficients. We prove the transversality property of unstable and stable manifolds assuming all equilibrium points are hyperbolic. To this end, we write the system as an equation with noncontinuous diffusion coefficient. We then study the nonincreasing property of the number of zeros of a linearized nonautonomous equation as well as the Sturm-Liouville properties of the solutions of a linear elliptic problem. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

Ny förpackning för Renat Brännvin åt Vin & Sprit AB

The purpose of this degree project is to come up with a new package to Renat Brännvin for »Vin & SpritAB« and make the product more attractive on the market of bars, restaurants and hotels. The commissionhas included to decide the material of the package, whether it´s possible to manufacture the productand to make an estimation of the costs.The conditions that »Vin & Sprit AB« set up was to make the product attractive to a younger targetgroup, in this case people from 20 to 40 years old. As Renat Brännvin is considered to be a product of firstclass it´s of great importance that the package reflects the look of a premium product.At first we looked at the history of the company »Vin & Sprit AB« and Renat Brännvin. We decidedthat the package schould consist of a bottle, glasses and a device used when serving the liquor. To getinspiration before sketching we studied different kinds of bottles, glasses and serving devices. We madea lot of different sketches to start with after which we consult with Ingrid Florén – our supervisor from»Vin & Sprit AB« – agreed on one. That one we developed and we made more accurate sketches in 3DStudioMAX.At last we looked at the opportunities to produce the bottle by questioning different manufacturers. Wewanted to know the limitations to consider when making a bottle.

Behaviour of Surface Defects in Wire Rod Rolling

Defects are often present in rolled products, such as wire rod. The markets demand for wire rod without any defects has increased. In the final wire rod products, defects originating from the steel making, casting, pre-rolling of billets and during the wire rod rolling can appear. In this work, artificial V-shaped longitudinal surface cracks has been analysed experimentally and by means of FEM. The results indicate that the experiments and FEM calculations show the same tendency except in two cases, where instability due to a fairly “round” false round bars disturbed the experiment. FE studies in combination with practical experiments are necessary in order to understand the behaviour of the material flows in the groove and to explain whether the crack will open up as a V-shape or if it will be closed as an I-shape.

Gas-filled, flat plate solar collectors

This work treats the thermal and mechanical performances of gas-filled, flat plate solar collectors in order to achieve a better performance than that of air filled collectors. The gases examined are argon, krypton and xenon which all have lower thermal conductivity than air. The absorber is formed as a tray connected to the glass. The pressure of the gas inside is near to the ambient and since the gas volume will vary as the temperature changes, there are potential risks for fatigue in the material. One heat transfer model and one mechanical model were built. The mechanical model gave stresses and information on the movements. The factors of safety were calculated from the stresses, and the movements were used as input for the heat transfer model where the thermal performance was calculated. It is shown that gas-filled, flat plate solar collectors can be designed to achieve good thermal performance at a competitive cost. The best yield is achieved with a xenon gas filling together with a normal thick absorber, where normal thick means a 0.25 mm copper absorber. However, a great deal of energy is needed to produce the xenon gas, and if this aspect is taken into account, the krypton filling is better. Good thermal performance can also be achieved using less material; a collector with a 0.1 mm thick copper absorber and the third best gas, which is argon, still gives a better operating performance than a common, commercially produced, air filled collector with a 0.25 mm absorber. When manufacturing gas-filled flat plate solar collectors, one way of decreasing the total material costs significantly, is by changing absorber material from copper to aluminium. Best yield per monetary outlay is given by a thin (0.3 mm) alu-minium absorber with an argon filling. A high factor of safety is achieved with thin absorbers, large absorber areas, rectangular constructions with long tubes and short distances between glass and absorber. The latter will also give a thin layer of gas which gives good thermal performance. The only doubtii ful construction is an argon filled collector with a normal thick (> 0.50 mm) aluminium absorber. In general, an assessment of the stresses for the proposed construction together with appropriate tests are recommended before manufacturing, since it is hard to predict the factor of safety; if one part is reinforced, some other parts can experience more stress and the factor of safety actually drops.

Paleoenvironmental analysis of a late-holocene subfossil Coleopteran fauna from Starks, Maine

The Sandy River in central Maine Is flanked along much of its length by low terraces. Approximately 100 kg of sediment from one terrace in Starks, Somerset County, Maine was wet-sieved in the field. Over 1100 subfossil Coleoptera were recovered representing 53 individual species of a total of 99 taxa. Wood associated with the fauna is 2000 +/-80 14C Yr in age (1-16,038). The fauna is dominated by species characteristic of habitats apparent in modern central Maine. The subfossil assemblage is indicative of a wide vartety of environments including open ground (e.g., Harpalus pensylvanicus), dense forest (e.g., pterostichus honestus), aquatic environments (e.g., Gyrinus, Helophorus), riparian environments with sand and gravel substrates (e.g., Bembidion inaequale, Schizogenius lineolatus), and moist, organic-rich terrestrial environments (e.g., Micropeplus sculptus). The ecological requirements for each taxon permit an environmental reconstruction suggesting an area vegetationally, climatically, and ecologically similar to that of the Sandy River today. The lowest terraces apparently represent the modern-day floodplain of the Sandy River. An average sedimentation rate of l.00 to 1.04 mm per year has been inferred based on radiocarbon dates here and elsewhere on the Sandy River. The Coleopteran fauna suggests that sand and gravel were distinctly abundant, and that the aggradation of point bars, as seen today, contributed to the flood history. Lateral bank erosion of the modern Sandy River accelerated after the State of Maine mandated cessation of bar removal in 1975: flood severity has dramatically increased since that time. Implications suggest that mining of the bars may be necessary to minimize future flooding problems.

Dimensionamento de pilares esbeltos de concreto armado

O objetivo deste trabalho é o dimensionamento de pilares esbeltos de concreto armado, sob cargas de curta e longa duração, baseado numa análise realística das deformações do mesmo. Apresenta-se três algoritmos numéricos para a obtencão das relações momento fletor-esforço normal-curvatura de uma seção arbitrária de concreto armado, sob flexo-compressão normal. Inclue-se as deformações específicas de fluência e retração do concreto na análise, através de uma alteração nas referidas relações. Apresenta-se alguns critérios de normas, relativos ao dimensionamento de pilares esbeltos de concreto armado e uma comparação dos mesmos, entre si e com o algoritmo numérico desenvolvido. Considerações da NB-1/78 relativas ao projeto de pilares são analisadas, verificando o nivel da precisão obtida. Um procedimento simplificado para a inclusão da fluência do concreto no dimensionamento, proposto pelo CEB, é testado e uma solução para pilares de concreto armado com engastamento elástico simétrico é apresentada, para verificar o nível: do erro cometido ao se estender o conceito de comprimento de flambagem a pilares de concreto armado. Uma série de exemplos experimentais são apresentados, onde a solução numérica para o dimensionamento tem sua precisão verificada. Diversas tabelas foram desenvolvidas para o dimensionamento de pilares esbeltos com secão transversal retangular e armadura simétrica. Todo o estudo é restrito ao caso de flexo-compressão normal.

A climatologia aplicada ao ambiente construído : uma contribuição à caracterização climática de Porto Alegre/RS

Com caráter informativo, inicia-se apresentando a relação entre a climatologia e o ambiente construído, em seus campos especificos de aplicação (urbanismo, projeto de edificações, execução de obras, e manutenção e uso das construções), considerando-se os aspectos históricos, econômico-ecológicos e os ligados à súde e ao conforto do usuário, abrangidos por tal relação. A importância da disponibilidade de informações climatológicas é então comentada, bem como diversas metodalagias de análise e representação de dados climáticos. Com caráter aplicativo, apresenta-se uma contribuigão à caracterização climática da cidade de Porto Alegre, RS. São analisadas os valores médios horários-mensais doa principais parâmetros climáticos disponíveis (temperatura, umidade, velocidade e direção do vento, e nebulosidade), propondo-se uma representação gráfica sintética alternativa para os mesmos. A análise é complementada pala execução de dois procedimentos técnicos: avaliação do conforto térmico, com identificação do período critico de verão, e projeto de dispositivo de sombreamento de aberturas retangulares. Embora esteja em foco o caso específico de Porto Alegre, tais metodologias encontram-se descritas de modo a serem aplicadas a qualquer outra localidade, procurando-se ampliar a utilidade prática do presente estudo.

Como se faz um tijucano? Reflexões sobre consumo, identidade e masculinidade em um bairro carioca

The love of cariocas for the city of Rio de Janeiro is widely known. As well as the cariocas, there is another social group, called tijucanos, which the love for the neighborhood is peculiar. The Tijuca zone, known by its tradition and development during the 60¿s, due to his local identity ¿ tijucana, definitely deserves prominence in the ¿wonderful city¿. The people of Tijuca can be known as a ¿personality¿ in Rio, and their habits of consumption seldom exceed the area¿s limits. Enclosure of histories and special characteristics, how to be a tijucano, an adjective that people of Tijuca are proud of, is one of the focus of this present study. To be an unconditional tijucano, who loves to walk around in the neighborhood, in the square, enjoy their lives in famous bars, ended up as a peculiarity in the carioca scenario, together with the people of Ipanema, Barra and many others, that together make Rio de Janeiro a unique city. In spite of the increasing visibility, there are few studies trying to understand the way heterosexual men interact with the world of consumer goods. In view of the great interest and in the contemporary world, the meaning of consumption has increased. The object of the present study is to try to understand how the people from Tijuca use the world of consumer goods to ¿become a man¿, i.e., to construct their male heterosexual identity. This analysis is crucial to investigate the construction of masculine gender identity of the people from Tijuca. The study was based on data gathered through deep interviews with nine men from Tijuca during the month of January 2007. The results have shown that the tijucanos interact with the neighborhood services and locals during the process of construction of gender and local identity. It was possible to notice that there are four differents stages, by means of, people use the world of consumer goods to identify themselves as men from Tijuca. Therefore, it is possible to conclude that it occurs the consumption of specific products and places in strategy to: define masculinity and local identity (when young person), move aside, assimilation, acceptation and reinforcement of that identity.

Sistemas de produção de carvão vegetal existentes no Brasil: uma análise de viabilidade econômica

O carvão vegetal tem um papel de destaque entre as biomassas consumidas no Brasil. Seu uso em larga escala na indústria siderúrgica para a produção de ferro gusa fez do país um dos maiores produtores e consumidores mundiais de carvão vegetal. A matéria-prima abundante, bem como a falta de preocupação com fatores ambientais e sociais, permitiu no passado que se atentasse apenas ao fator econômico; e a tecnologia de produção deste combustível/insumo se desenvolveu muito pouco ao longo de quase toda a sua história no Brasil até os anos mais recentes. Nas duas últimas décadas, quando se intensificou a preocupação social e ambiental e esses fatores ganharam relevância na análise da viabilidade de projetos tanto a serem implantados, quanto já existentes, a produção de carvão vegetal passou a ser identificada como extremamente rudimentar e impactante ao meio ambiente e sociedade onde se localiza. Neste trabalho buscou-se analisar a viabilidade econômica de quatro sistemas de produção de carvão existentes no Brasil. O sistema mais rudimentar, comumente chamado de “rabo quente”, um sistema ainda de alvenaria, com um pouco mais desenvolvimento tecnológico conhecido como forno retangular, e dois sistemas que utilizam fornos metálicos para buscar menor tempo do processo de carbonização (devido ao mais rápido resfriamento do sistema) e que têm, ambos, uma preocupação ambiental maior e buscam emitir menos poluentes e oferecer uma condição de trabalho mais adequada, refletindo também positivamente sob o aspecto sócio-ambiental. Percebe-se que em termos de implantação, obviamente, os sistemas que envolvem um pouco mais de tecnologia são bem mais dispendiosos em investimento inicial, porém, há resultados animadores do ponto de vista de retorno do investimento e possibilidades de agregação de valor que tendem a atrair o investimento especialmente dos grandes grupos siderúrgicos consumidores, que têm se preocupado cada vez mais em investir tanto na produção de matéria-prima, com grandes áreas de reflorestamento, quanto na produção sustentável do carvão vegetal.

Valorização dos gases da carbonização da madeira via rota de combustão

A produção de carvão vegetal a partir de florestas plantadas mudou de forma determinante a logística desta atividade dotando-a de escala e fixando a estrutura de produção composta por fornos e periféricos. A lógica de se ter os fornos construídos ao lado das frentes de exploração florestal, e se deslocando junto com ela à medida em que a colheita é realizada foi abandonada. A partir de então, tem-se buscado uma forma de aproveitar a disponibilidade energética contida nos gases da carbonização, que segue sem uso, tendo quando muito um aproveitamento incipiente e marginal. Esta dissertação apresenta uma proposta de lay out para a Unidade de Produção de Carvão (UPC) de fornos retangulares tradicionais em alvenaria projetados e posicionados de forma a possibilitar seu acoplamento a um sistema de coleta e queima dos gases da carbonização. Após exaustiva pesquisa bibliográfica e visitas técnicas para conhecimento de diferentes tecnologias de carbonização, elaborou-se o projeto, com objetivo de eliminar as limitações identificadas nas tecnologias tradicionais em uso atualmente pelas empresas com produção em escala industrial, reduzindo as perdas e dificuldades operacionais para aproveitamento dos gases. É caracterizado pela saída dos gases somente por uma chaminé instalada no fundo do forno, possui entradas de ar do processo em minicâmaras, que atuam evitando excesso de ar, queima excessiva de madeira e consequente geração excessiva de CO2 e metano – dois gases causadores de efeito estufa. Preconiza-se a queima dos gases da carbonização para uso posterior em geração de energia elétrica e/ou secagem da madeira antes da carbonização. Os resultados dos indicadores técnicos (ciclos dos fornos e produtividade, etc.) e de produção obtidos até o momento na planta em operação vêm confirmando a operacionalidade do conjunto de fornos na nova disposição concebida. Não houve perda de produtividade dos fornos causada pela nova disposição, e as modificações no projeto do forno não impactaram negativamente em seu desempenho operacional. A capacidade produtiva da Unidade vem se confirmando até o momento. Tivemos frustradas nossas expectativas de já apresentar nesta dissertação os resultados operacionais dos fornos juntamente com os do sistema de queima dos gases dado que houve considerável atraso na construção do mesmo impedindo-nos de tê-los antes da data limite de entrega da dissertação. Apresentamos os conceitos que nos levaram à tomada de decisão para o novo lay out e propomos a continuidade dos estudos comprobatórios da viabilidade econômica operacional do sistema, tão logo ele entre em operação.

“Minha alma canta, vejo o Rio de Janeiro”: a zona sul carioca entre crônicas e canções

Esta tese aborda o processo de valorização da Zona Sul da cidade do Rio de Janeiro através de canções que enfocaram esse espaço e de crônicas, especialmente, publicadas no livro O Rio de Janeiro em prosa & verso, organizado por Manuel Bandeira e Carlos Drummond de Andrade. Para dar conta das complexas relações entre música e cidade, entre produção literária e cidade, este trabalho foi organizado em cinco capítulos. No primeiro capítulo, enfoquei as comemorações do IV Centenário da Cidade do Rio de Janeiro realizado em 1965, o carnaval desse ano dedicado à efeméride e algumas publicações motivadas pelo evento. No segundo, tratei da ocupação do espaço urbano carioca denominado Zona Sul, especialmente através das crônicas contidas no livro citado acima. O capítulo seguinte evidenciou a importância das boates, bares, cassinos e demais espaços de sociabilidade cultural na Zona Sul carioca, como lugares de formação e de vivência artística, onde eram tramadas importantes redes de solidariedade e filia. No quarto capítulo foram apresentadas algumas canções que priorizaram a cidade do Rio, as representações líteromusicais da Zona Sul, especialmente Copacabana como um dos bairros cariocas mais priorizados por esse acervo. Por fim, a Bossa Nova foi mostrada como momento indelével para o debate da identidade citadina carioca, sua projeção internacional e como o Rio foi apresentado pelas letras das canções.

O consumo público de eventos esportivos: um olhar para além dos estádios de futebol

O presente estudo investigou o consumo público de eventos esportivos ao vivo dentro e fora do âmbito dos estádios. O objetivo principal do estudo foi determinar se o fã (torcedor), percebe uma relação de substituição ou de complementaridade entre as atitudes favoráveis ao comparecimento ao estádio ou a outros locais públicos para assistir a jogos de futebol. Adicionalmente, o estudo objetivou a investigação da influência da identificação do fã do esporte (torcedor) com seu time na atitude e consumo público do espetáculo do futebol no estádio ou em outros locais públicos; bem como se as características demográficas (gênero e faixa etária) exercem algum tipo de efeito moderador sobre as relações estudadas. Para abordar estes temas buscou-se referência na SIT – Social Identity Theory e na SCT – Self- Categorization Theory. Foi realizado um levantamento (survey), envolvendo torcedores dos 4 times cariocas de maior torcida, mediante entrevistas estruturadas assistidas. A amostra foi intencional e de conveniência e a coleta de dados totalizou 507 questionários válidos. A análise dos dados foi realizada em duas etapas. A primeira contemplando uma análise fatorial exploratória, que objetivou a observação preliminar da qualidade das escalas. A segunda etapa contemplou uma análise fatorial confirmatória com o objetivo de purificar as escalas. Foram avaliadas a confiabilidade e a validade convergente, discriminante e nomológica dos construtos. Para testar as hipóteses substantivas do estudo utilizou-se a técnica de modelagem de equações estruturais e a análise de multigrupos. Os resultados da análise permitiram suportar empiricamente três das cinco hipóteses substantivas. Os resultados sugerem que (a) A identificação do fã com o time exerce influência positiva sobre a atitude em relação a assistir a jogos no estádio; (b) A atitude favorável do torcedor em relação ao estádio exerce influência positiva sobre o comparecimento ao estádio; e (c) A atitude favorável do torcedor em relação a locais públicos exerce influência positiva sobre o comparecimento a locais públicos. Todavia, não foi possível suportar integralmente as hipóteses de que (d) A identificação do fã com o time exerce influência sobre a atitude em relação a locais públicos; e (e) A atitude do torcedor em relação ao estádio exerce influência sobre a atitude em relação a locais públicos. Também não foram suportados os efeitos de moderação do gênero e faixa etária.

Estudo da sinterização de cavacos de aço ferritico

This research studies the sintering of ferritic steel chips from the machining process. Were sintered metal powder obtained from machining process chips for face milling of a ferritic steel. The chip was produced by machining and characterized by SEM and EDS, and underwent a process of high energy mill powder characterized also by SEM and EDS. Were constructed three types of matrixes for uniaxial compression (relation l / d greater than 2.5). The differences in the design of the matrixes were essentially in the direction of load application, which for cylindrical case axial direction, while for the rectangular arrays, the longer side. Two samples were compressed with different geometries, a cylindrical and rectangular with the same compaction pressure of 700 MPa. The samples were sintered in a vacuum resistive furnace, heating rate 20 °C / min., isotherm 1300 °C for 60 minutes, and cooling rate of 25 °C / min to room temperature. The starting material of the rectangular sample was further annealed up to temperature of 800 ° C for 30 min. Sintered samples were characterized by scanning electron microscopy, optical microscopy and EDS. The sample compressed in the cylindrical matrix did not show a regular density reflecting in the sintered microstructure revealed by the irregular geometry of the pores, characterizing that the sintering was not complete, reaching only the second phase. As for the specimen compacted in the rectangular array, the analysis performed by scanning electron microscopy, optical microscopy and EDS indicate a good densification, and homogeneous microstructure in their full extent. Additionally, the EDS analyzes indicate no significant changes in chemical composition in the process steps. Therefore, it is concluded that recycling of chips, from the processed ferritic steel is feasible by the powder metallurgy. It makes possible rationalize raw material and energy by manufacture of known properties components from chips generated by the machining process, being benefits to the environment