Results on proximal and generalized weak proximal contractions including the case of iteration-dependent range sets

This paper presents some further results on proximal and asymptotic proximal contractions and on a class of generalized weak proximal contractions in metric spaces. The generalizations are stated for non-self-mappings of the forms for and , or , subject to and , such that converges uniformly to T, and the distances are iteration-dependent, where , , and are non-empty subsets of X, for , where is a metric space, provided that the set-theoretic limit of the sequences of closed sets and exist as and that the countable infinite unions of the closed sets are closed. The convergence of the sequences in the domain and the image sets of the non-self-mapping, as well as the existence and uniqueness of the best proximity points, are also investigated if the metric space is complete. Two application examples are also given, being concerned, respectively, with the solutions through pseudo-inverses of both compatible and incompatible linear algebraic systems and with the parametrical

Self-Organized Criticality, Plasticity and Sensorimotor Coupling. Explorations with a Neurorobotic Model in a Behavioural Preference Task

During the last two decades, analysis of 1/f noise in cognitive science has led to a considerable progress in the way we understand the organization of our mental life. However, there is still a lack of specific models providing explanations of how 1/f noise is generated in coupled brain-body-environment systems, since existing models and experiments typically target either externally observable behaviour or isolated neuronal systems but do not address the interplay between neuronal mechanisms and sensorimotor dynamics. We present a conceptual model of a minimal neurorobotic agent solving a behavioural task that makes it possible to relate mechanistic (neurodynamic) and behavioural levels of description. The model consists of a simulated robot controlled by a network of Kuramoto oscillators with homeostatic plasticity and the ability to develop behavioural preferences mediated by sensorimotor patterns. With only three oscillators, this simple model displays self-organized criticality in the form of robust 1/f noise and a wide multifractal spectrum. We show that the emergence of self-organized criticality and 1/f noise in our model is the result of three simultaneous conditions: a) non-linear interaction dynamics capable of generating stable collective patterns, b) internal plastic mechanisms modulating the sensorimotor flows, and c) strong sensorimotor coupling with the environment that induces transient metastable neurodynamic regimes. We carry out a number of experiments to show that both synaptic plasticity and strong sensorimotor coupling play a necessary role, as constituents of self-organized criticality, in the generation of 1/f noise. The experiments also shown to be useful to test the robustness of 1/f scaling comparing the results of different techniques. We finally discuss the role of conceptual models as mediators between nomothetic and mechanistic models and how they can inform future experimental research where self-organized critically includes sensorimotor coupling among the essential interaction-dominant process giving rise to 1/f noise.

Faltas de alta impedancia. Comportamiento y características.

[ES]El objetivo del presente trabajo es realizar un estado del arte sobre las faltas de alta impedancia en sistemas de distribución, sus características, causas y consecuencias. El estudio se acompaña con simulaciones software que se llevarán a cabo mediante el software Matlab a través de un modelo que represente su carácter no lineal y aleatorio.

Modelagem e simulação da propagação de ondas em barras não homogêneas envolvendo materiais elásticos não lineares.

O objetivo deste trabalho é tratar da simulação do fenômeno de propagação de ondas em uma haste heterogênea elástico, composta por dois materiais distintos (um linear e um não-linear), cada um deles com a sua própria velocidade de propagação da onda. Na interface entre estes materiais existe uma descontinuidade, um choque estacionário, devido ao salto das propriedades físicas. Empregando uma abordagem na configuração de referência, um sistema não-linear hiperbólico de equações diferenciais parciais, cujas incógnitas são a velocidade e a deformação, descrevendo a resposta dinâmica da haste heterogénea. A solução analítica completa do problema de Riemann associado são apresentados e discutidos.

Modelagem do comportamento estrutural de sistemas treliçados espaciais para escoramentos de estruturas de aço, concreto e mistas (aço-concreto).

A utilização de treliças para o escoramento de elementos estruturais de concreto armado e aço é considerada uma solução eficaz para o atual sistema de construção de engenharia civil. Uma mudança de atitude no processo de construção, associado com a redução dos custos causou um aumento considerável na utilização de treliças tridimensionais em aço com maior capacidade de carga. Infelizmente, o desenho destes sistemas estruturais baseia-se em cálculos muito simplificados relacionadas com vigas de uma dimensão, com propriedades de inércia constantes. Tal modelagem, muito simplificada, não pode representar adequadamente a resposta real dos modelos estruturais e pode levar a inviabilidade econômica ou mesmo inseguro desenho estrutural. Por outro lado, estas estruturas treliçadas estão relacionadas com modelos de geometria complexa e são desenhados para suportar níveis de cargas muito elevadas. Portanto, este trabalho de investigação propôs modelos de elementos finitos que representam o caráter tridimensional real do sistema de escoramento, avaliando o comportamento estático e dinâmico estrutural com mais confiabilidade e segurança. O modelo computacional proposto, desenvolvido para o sistema estrutural não linear de análise estática e dinâmica, aprovou as habituais técnicas de refinamento de malha presentes em simulações do método de elementos finitos, com base no programa ANSYS [1]. O presente estudo analisou os resultados de análises linear-elástica e não linear geométrica para ações de serviço, físicos e geométricos para as ações finais. Os resultados do presente estudo foram obtidas, com base na análise linear-elástica e não linearidade geométrica e física, e comparados com os fornecidos pela metodologia simplificada tradicional de cálculo e com os limites recomendadas por normas de concepção.

Influência do comportamento semi-rígido de placas de base e de ligações viga-coluna na resposta dinâmica de pórticos de aço.

Tradicionalmente, na análise e dimensionamento de estruturas de aço, assume-se que as ligações viga-coluna são rígidas ou flexíveis (rotuladas). Por outro lado, é de conhecimento geral que a grande maioria das ligações viga-coluna apresenta um comportamento intermediário, ou seja, semi-rígido. Inúmeros trabalhos de pesquisa têm sido desenvolvidos nos últimos vinte e cinco anos, de forma a estudar o comportamento desse tipo de ligação. Um dos principais objetivos desta investigação é o de propor uma metodologia de análise que represente de forma apropriada a influência do comportamento semi-rígido de placas de base e de ligações viga-coluna, sobre a resposta dinâmica (linear e não-linear) de estruturas de aço. Outra contribuição desta dissertação diz respeito à investigação do comportamento dinâmico (linear e não-linear) de pórticos de aço, a partir da consideração de ligações viga-coluna simétricas e não-simétricas e especialmente das placas de base. A análise estrutural é desenvolvida com base no emprego do programa de elementos finitos ANSYS [27]. Nos modelos em elementos finitos foram considerados os efeitos de não-linearidade geométrica (efeitos de segunda ordem), o comportamento não-linear das placas de base e das ligações viga-coluna e, bem como, o efeito de histerese que ocorre quando a estrutura é submetida a cargas cíclicas. Os resultados alcançados indicaram que o fenômeno físico da ressonância não ocorre no que se refere à resposta dinâmica dos modelos semi-rígidos não-lineares. A ressonância não ocorre na resposta dos modelos devido ao fato de que, na análise dinâmica não-linear, o efeito de histerese presente nas ligações (placas de base e viga-coluna), essencialmente com comportamento não-linear, provoca um amortecimento na resposta dinâmica da estrutura.

Aperfeiçoamento da previsão global em séries temporais caóticas

A previsão de valores futuros em séries temporais produzidas por sistemas caóticos pode ser aplicada em diversas áreas do conhecimento como Astronomia, Economia, Física, Medicina, Meteorologia e Oceanografia. O método empregado consiste na reconstrução do espaço de fase seguido de um termo de melhoria da previsão. As rotinas utilizadas para a previsão e análise nesta linha de pesquisa fazem parte do pacote TimeS, que apresenta resultados encorajadores nas suas aplicações. O aperfeiçoamento das rotinas computacionais do pacote com vistas à melhoria da acurácia obtida e à redução do tempo computacional é construído a partir da investigação criteriosa da minimização empregada na obtenção do mapa global. As bases matemáticas são estabelecidas e novas rotinas computacionais são criadas. São ampliadas as possibilidades de funções de ajuste que podem incluir termos transcendentais nos componentes dos vetores reconstruídos e também possuir termos lineares ou não lineares nos parâmetros de ajuste. O ganho de eficiência atingido permite a realização de previsões e análises que respondem a perguntas importantes relacionadas ao método de previsão e ampliam a possibilidade de aplicações a séries reais.

Análise dinâmica não-linear de pisos mistos (aço-concreto) submetidos a ações humanas rítmicas.

Atualmente, o crescimento dos problemas de vibrações excessivas sobre pisos mistos (aço-concreto) tem conduzido à necessidade de desenvolvimento de critérios específicos para projetos estruturais submetidos à ação de atividades humanas rítmicas. Com base no desenvolvimento desta dissertação de mestrado, objetiva-se, principalmente, verificar a influência das ligações estruturais (ligações viga-viga), sobre a resposta dinâmica não-linear de pisos mistos (aço-concreto) de edificações, quando submetidos a cargas dinâmicas humanas rítmicas. Deste modo, o carregamento dinâmico empregado para a simulação das atividades humanas sobre o modelo estrutural investigado foi obtido através de testes experimentais com indivíduos praticando atividades rítmicas e não rítmicas. O modelo analisado nesta dissertação corresponde a um piso misto (aço-concreto) com uma área total de 1600m2 e consiste de um ambiente onde serão desenvolvidas atividades de ginástica aeróbica. O sistema estrutural é constituído por lajes de concreto armado apoiadas sobre vigas de aço, simulando o comportamento de um sistema estrutural misto (aço-concreto) com interação total. A metodologia de análise desenvolvida emprega técnicas usuais de discretização presentes no método dos elementos finitos, com base no emprego do programa ANSYS. A modelagem do sistema contempla ligações estruturais do tipo rígidas, semirrígidas e flexíveis. Os valores das acelerações de pico foram comparados com os limites recomendados por normas de projeto, baseando-se em critérios de conforto humano. As conclusões alcançadas ao longo deste trabalho de pesquisa revelam que as ligações estruturais do tipo viga-viga não apresentam influência significativa, no que diz respeito a resposta dinâmica não-linear da estrutura. Por outro lado, as acelerações de pico obtidas com base na análise dinâmica não-linear apresentam valores elevados indicando que o piso misto (aço-concreto) investigado apresenta problemas de vibração excessiva inerentes ao conforto humano.

Simulação do processo de transferência de calor não linear condução-radiação por meio de um esquema linear em diferenças finitas.

Neste trabalho o processo não linear de transmissão de calor condução-radiação é abordado num contexto bidimensional plano e simulado com o uso de um esquema linear em diferenças finitas. O problema original é tratado como o limite de uma sequencia de problemas lineares, do tipo condução-convecção. Este limite, cuja existência é comprovada, é facilmente obtido a partir de procedimentos básicos, accessíveis a qualquer estudante de engenharia, permitindo assim o emprego de hipóteses mais realistas, já que não se tem o limitante matemático para a abordagem numérica de uma equação diferencial parcial elíptica. Neste trabalho foi resolvido o problema de condução de calor em regime permanente em uma placa com condições de contorno convectivas e radioativas utilizando-se o software MatLab, vale ressaltar, que a mesma metodologia é aplicável para geometrias mais complexas.

Comportamento estrutural de vigas casteladas em aço inoxidável.

As vigas casteladas já são utilizadas em diversos tipos de estruturas para se vencer grandes vãos. Há uma nova realidade para o uso de perfis castelados, agora em aço inoxidável. Este trabalho apresenta uma análise comparativa entre vigas casteladas e vigas de alma cheia em perfis IPE, baseadas na norma europeia, no método da resistência contínua; e, também, através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys. Este trabalho tem como objetivo verificar o comportamento e a resistência à flexão das vigas casteladas em aço inoxidável. As não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente desta estrutura. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de von Mises e da lei constitutiva tensão versus deformação multi-linear, de forma a exibir um comportamento elasto-plástico com encruamento. A não-linearidade geométrica foi considerada a partir de uma formulação de Lagrange atualizado. Os resultados numéricos das vigas em estudo foram avaliados quanto aos modos de falha e da distribuição de tensões. Os momentos resistentes analíticos foram comparados com os resultados do modelo numérico apresentando valores satisfatórios e a favor da segurança.

The elastic-plastic indentation response of a columnar thermal barrier coating

Thermal barrier coatings with a columnar microstructure are prone to erosion damage by a mechanism of surface cracking upon impact by small foreign particles. In order to explore this erosion mechanism, the elastic indentation and the elastic-plastic indentation responses of a columnar thermal barrier coating to a spherical indenter were determined by the finite element method and by analytical models. It was shown that the indentation response is intermediate between that of a homogeneous half-space and that given by an elastic-plastic mattress model (with the columns behaving as independent non-linear springs). The sensitivity of the indentation behaviour to geometry and to the material parameters was explored: the diameter of the columns, the gap width between columns, the coefficient of Coulomb friction between columns and the layer height of the thermal barrier coating. The calculations revealed that the level of induced tensile stress is sufficient to lead to cracking of the columns at a depth of about the column radius. It was also demonstrated that the underlying soft bond coat can undergo plastic indentation when the coating comprises parallel columns, but this is less likely for the more realistic case of a random arrangement of tapered columns. © 2009 Elsevier B.V.

Evaluating the impacts of iteration on PD processes by transforming task network models into System Dynamics models

Iteration is unavoidable in the design process and should be incorporated when planning and managing projects in order to minimize surprises and reduce schedule distortions. However, planning and managing iteration is challenging because the relationships between its causes and effects are complex. Most approaches which use mathematical models to analyze the impact of iteration on the design process focus on a relatively small number of its causes and effects. Therefore, insights derived from these analytical models may not be robust under a broader consideration of potential influencing factors. In this article, we synthesize an explanatory framework which describes the network of causes and effects of iteration identified from the literature, and introduce an analytic approach which combines a task network modeling approach with System Dynamics simulation. Our approach models the network of causes and effects of iteration alongside the process architecture which is required to analyze the impact of iteration on design process performance. We show how this allows managers to assess the impact of changes to process architecture and to management levers which influence iterative behavior, accounting for the fact that these changes can occur simultaneously and can accumulate in non-linear ways. We also discuss how the insights resulting from this analysis can be visualized for easier consumption by project participants not familiar with simulation methods. Copyright © 2010 by ASME.

Fluid-structure interaction with mean flow: Over-scattering and unstable resonance growth

It is known theoretically [1-3] that infinitely long fluid loaded plates in mean flow exhibit a range of unusual phenomena in the 'long time' limit. These include convective instability, absolute instability and negative energy waves which are destabilized by dissipation. However, structures are necessarily of finite length and may have discontinuities. Moreover, linear instability waves can only grow over a limited number of cycles before non-linear effects become dominant. We have undertaken an analytical and computational study to investigate the response of finite, discontinuous plates to ascertain if these unusual effects might be realized in practice. Analytically, we take a "wave scattering" [2,4] - as opposed to a "modal superposition" [5] - view of the fluttering plate problem. First, we solve for the scattering coefficients of localized plate discontinuities and identify a range of parameter space, well outside the convective instability regime, where over-scattering or amplified reflection/transmission occurs. These are scattering processes that draw energy from the mean flow into the plate. Next, we use the Wiener-Hopf technique to solve for the scattering coefficients from the leading and trailing edges of a baffled plate. Finally, we construct the response of a finite, baffled plate by a superposition of infinite plate propagating waves continuously scattering off the plate ends and solve for the unstable resonance frequencies and temporal growth rates for long plates. We present a comparison between our computational results and the infinite plate theory. In particular, the resonance response of a moderately sized plate is shown to be in excellent agreement with our long plate analytical predictions. Copyright © 2010 by ASME.

Modelling non-linearities in a MEMS square wave oscillator

The modelling of the non-linear behaviour of MEMS oscillators is of interest to understand the effects of non-linearities on start-up, limit cycle behaviour and performance metrics such as output frequency and phase noise. This paper proposes an approach to integrate the non-linear modelling of the resonator, transducer and sustaining amplifier in a single numerical modelling environment so that their combined effects may be investigated simultaneously. The paper validates the proposed electrical model of the resonator through open-loop frequency response measurements on an electrically addressed flexural silicon MEMS resonator driven to large motional amplitudes. A square wave oscillator is constructed by embedding the same resonator as the primary frequency determining element. Measurements of output power and output frequency of the square wave oscillator as a function of resonator bias and driving voltage are consistent with model predictions ensuring that the model captures the essential non-linear behaviour of the resonator and the sustaining amplifier in a single mathematical equation. © 2012 IEEE.

Strategies for modeling turbulent flows in electronics

Hybrid methods based on the Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS) equations and the Large Eddy Simulation (LES) formulation are investigated to try and improve the accuracy of heat transfer and surface temperature predictions for electronics systems and components. Two relatively low Reynolds number flows are studied using hybrid RANS-LES, RANS-Implicit-LES (RANS-ILES) and non-linear LES models. Predictions using these methods are in good agreement with each other, even using different grid resolutions. © 2008 IEEE.