Conformally and gauge invariant spin-2 field equations

Using an approach based on the Casimir operators of the de Sitter group, conformally invariant equations for a fundamental spin-2 field are obtained, and their consistency is discussed. It is shown that only when the spin-2 field is interpreted as a 1-form assuming values in the Lie algebra of the translation group, rather than a symmetric second-rank tensor, the field equation is both conformally and gauge invariant. © 2013 Pleiades Publishing, Ltd.

A finite element approach for predicting the ultimate rotation capacity of RC beams

This paper presents a numerical approach to model the complex failure mechanisms that define the ultimate rotational capacity of reinforced concrete beams. The behavior in tension and compression is described by a constitutive damage model derived from a combination of two specific damage models [1]. The nonlinear behavior of the compressed region is treated by the compressive damage model based on the Drucker-Prager criterion written in terms of the effective stresses. The tensile damage model employs a failure criterion based on the strain energy associated with the positive part the effective stress tensor. This model is used to describe the behavior of very thin bands of strain localization, which are embedded in finite elements to represent multiple cracks that occur in the tensioned region [2]. The softening law establishes dissipation energy compatible with the fracture energy of the concrete. The reinforcing steel bars are modeled by truss elements with elastic-perfect plastic behavior. It is shown that the resulting approach is able to predict the different stages of the collapse mechanism of beams with distinct sizes and reinforcement ratios. The tensile damage model and the finite element embedded crack approach are able to describe the stiffness reduction due to concrete cracking in the tensile zone. The truss elements are able to reproduce the effects of steel yielding and, finally, the compressive damage model is able to describe the non-linear behavior of the compressive zone until the complete collapse of the beam due to crushing of concrete. The proposed approach is able to predict well the plastic rotation capacity of tested beams [3], including size-scale effects.

Plane waves in noncommutative fluids

We study the dynamics of the noncommutative fluid in the Snyder space perturbatively at the first order in powers of the noncommutative parameter. The linearized noncommutative fluid dynamics is described by a system of coupled linear partial differential equations in which the variables are the fluid density and the fluid potentials. We show that these equations admit a set of solutions that are monochromatic plane waves for the fluid density and two of the potentials and a linear function for the third potential. The energy-momentum tensor of the plane waves is calculated. © 2013 Elsevier B.V.

Note on the nonuniqueness of the massive Fierz-Pauli theory and spectator fields

It is possible to show that there are three independent families of models describing a massive spin-2 particle via a rank-2 tensor. One of them contains the massive Fierz-Pauli model, the only case described by a symmetric tensor. The three families have different local symmetries in the massless limit and can not be interconnected by any local field redefinition. We show here, however, that they can be related with the help of a decoupled and nondynamic (spectator) field. The spectator field may be either an antisymmetric tensor B μν=-Bνμ, a vector Aμ or a scalar field φ, corresponding to each of the three families. The addition of the extra field allows us to formulate master actions which interpolate between the symmetric Fierz-Pauli theory and the other models. We argue that massive gravity models based on the Fierz-Pauli theory are not expected to be equivalent to possible local self-interacting theories built up on top of the two new families of massive spin-2 models. The approach used here may be useful to investigate dual (nonsymmetric) formulations of higher-spin particles. © 2013 American Physical Society.

Abordagem matemática de roll waves em escoamentos hiperconcentrados com superfície livre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Origem, ramificação e distribuição fascicular do nervo radial no braço do gato doméstico (Felis catus domesticus, Linnaeus, 1758)

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

Equações de estado exóticas na equação de Einstein

Pós-graduação em Física - IFT

Simulação numérica de escoamentos gás-sólido em leito fluidizado borbulhante utilizando a teoria cinética dos escoamentos granulares

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Equivalente teleparalelo de algumas soluções da relatividade geral

Pós-graduação em Física - IFT

Efeitos numéricos na simulação de escoamentos gás-sólido em leito fuidizado borbulhante utilizando a teoria cinética dos escoamentos granulares

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Um modelo constitutivo de dano composto para simular o comportamento de materiais quase-frágeis

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estabilidade e controle dinâmico de roll waves

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Um modelo de turbulência baseado no conceito de vórtice

O fenômeno da turbulência está presente na maioria dos escoamentos observados na indústria e na natureza. Muitas são as considerações a respeito das dificuldades relacionadas à caracterização dos escoamentos turbulentos. Uma das muitas questões trata do procedimento de análise do problema através da descrição estatística dos campos por grandezas “médias”, o que leva ao problema de fechamento e à modelagem do tensor de Reynolds, normalmente com modelos baseados no conceito de viscosidade turbulenta. Os modelos de turbulência já existentes apresentam algumas deficiências na previsão do escoamento, além de outras limitações, o que justifica a busca por novas abordagens para o tratamento da turbulência. Neste trabalho, o problema de fechamento é tratado segundo a modelagem turbulenta baseada no conceito de viscosidade turbulenta. Um novo modelo de turbulência é proposto, que admite a existência de vórtices imersos no escoamento e aplica conceitos e definições relacionados à identificação de vórtices, com o uso do critério de identificação Q , que caracteriza a região do escoamento ocupada pelo vórtice. Propõe-se a investigação da aplicabilidade do critério Q em conjunto com o modelo k − ε , para o desenvolvimento de um novo modelo de turbulência chamado k − ε −Q . Validou-se a aplicabilidade do modelo através de um código numérico computacional para tratamento de escoamentos turbulentos. A solução numérica foi obtida através da discretização do domínio fluido, utilizando o método de volumes finitos e o método multigrid foi utilizado para resolver o sistema linear resultante. Como verificação, foi utilizado este modelo de turbulência para simular o escoamento em uma cavidade quadrada com tampa deslizante e o escoamento turbulento sobre um degrau. Os resultados obtidos foram confrontados com dados experimentais e demonstraram que o modelo aqui proposto se apresenta mais eficiente que o clássico modelo k − ε , no tratamento da turbulência nesses dois problemas clássicos.

Modelo teórico de sensores ópticos baseados em fibras com grade de Bragg

Ao se aplicar uma tração exterior a uma fibra óptica, seu índice de refração pode modificar devido ao efeito foto-elástico. Quando a fibra contém uma grade de Bragg inscrita em seu núcleo, além do índice de refração seu período espacial também modifica, permitindo sua aplicação como sensores ópticos de temperatura e/ou deformação de alta sensitvidade. Do ponto de vista teórico, até o presente a operação de sensores baseados em fibras ópticas com grade de Brag (FGB) é explicada pelo efeito foto-elástico, através de componentes adequadas do tensor foto-elástico de fibras de sílica dopadas com germânio (germano-silicatadas). Em praticamente toda a literatura previamente estudada, apenas este tipo de fibra óptica tem suas propriedades optomecânicas bem definidas, o que pode representar uma restrição. Nesta dissertação apresentamos uma formulação teórica alternativa para o estudo das propriedades de um sensor de deformação longitudinal baseado em fibra óptica com grade de Bragg (FGB) que não depende do conhecimento prévio das componentes do tensor foto-elástico, e que leva a resultados que dependem apenas da razão de Poisson da fibra, uma característica mecânica facilmente mensurável, e de seu índice de refração efetivo. Os resultados obtidos com este modelo apresentam ótima concordância com aqueles obtidos pelo modelo conhecido da literatura, além de permitir estimar o comportamento de outros parâmetros relacionados ao espectro de refletividade da FGB.

Estudo da estrutura geo-elétrica da Região do Juruá, AM, pelo método magnetotelúrico

Utilizando-se dados magnetotelúricos (MT), foi obtida uma imagem geo-elétrica nítida da região do Juruá, Bacia do Solimões, na forma de seções geo-elétricas. Os dados de campo foram registrados ao longo de três linhas de 15 km, espaçadas de 3.5 km, recobrindo uma área de 100 km². O espaçamento entre as 35 estações é irregular, variando de 400 m a 3500 m. A faixa de freqüências utilizada cobriu de 0.001 Hz até 300 Hz, o que permitiu investigar de 100 m até 60 km de profundidade. Os dados apresentam-se afetados pelo efeito de distorção estática. Para corrigir este efeito foi utilizada a mediana da resistividade do primeiro condutor, correspondente à Formação Solimões. Foi utilizado o invariante do tensor MT para interpretar a estrutura geo-elétrica do Juruá. As seções geo-elétricas foram obtidas a partir do agrupamento dos dados resultantes da transformação de Bostick e da inversão 1D de Occam, para cada estação. Foi identificada uma seqüência de camadas condutivas e resistivas, correspondentes ao pacote sedimentar, uma zona de falhas e o topo do embasamento geo-elétrico, caracterizando a Bacia do Solimões. Abaixo do embasamento geo-elétrico foram também identificados uma zona condutora, seguida por uma camada de baixa condutividade, a profundidades iguais ou superiores a 20 km. Esta camada é interpretada como sendo de composição de gabro, estando associada a processos de acreção vertical, intimamente ligados à estabilização crustal e espessamento da litosfera. Os resultados apresentam uma boa concordância com os perfis de resistividade de poços e dados sísmicos de superfície.