Flexible pavement layer moduli determination : an adaptive artificial neural network approach

The estimation of pavement layer moduli through the use of an artificial neural network is a new concept which provides a less strenuous strategy for backcalculation procedures. Artificial Neural Networks are biologically inspired models of the human nervous system. They are specifically designed to carry out a mapping characteristic. This study demonstrates how an artificial neural network uses non-destructive pavement test data in determining flexible pavement layer moduli. The input parameters include plate loadings, corresponding sensor deflections, temperature of pavement surface, pavement layer thicknesses and independently deduced pavement layer moduli.

Elastic modulus study of gold thin film for use as an actuated membrane in a superconductive radio frequency (RF) MicroElectroMechanical (MEM) switch

The objective of this research was to find Young's elastic modulus for thin gold films at room and cryogenic temperatures based on the flexional model which has not been previously attempted. Electrical Sonnet simulations and numerical methods using Abacus for the mechanical responses were employed for this purpose. A RF MEM shunt switch was designed and a fabrication process developed in house. The switch is composed of a superconducting YBa2Cu3O7 coplanar waveguide structure with an Au bridge membrane suspended above an area of the center conductor covered with BaTiO3 dielectric. The Au membrane is actuated by the electrostatic attractive force acting between the transmission line and the membrane when voltage is applied. The value of the actuation force will greatly depend on the switch pull-down voltage and on the geometry and mechanical properties of the bridge material. Results show that the elastic modulus for Au thin film can be 484 times higher at cryogenic temperature than it is at room temperature.

(Table 1) Comparisons of dynamic and static Young's moduli of basalt at DSDP Holes 69-504B, 70-504B and 83-504B

Compressional- and shear-wave velocity logs (Vp and Vs, respectively) that were run to a sub-basement depth of 1013 m (1287.5 m sub-bottom) in Hole 504B suggest the presence of Layer 2A and document the presence of layers 2B and 2C on the Costa Rica Rift. Layer 2A extends from the mudline to 225 m sub-basement and is characterized by compressional-wave velocities of 4.0 km/s or less. Layer 2B extends from 225 to 900 m and may be divided into two intervals: an upper level from 225 to 600 m in which Vp decreases slowly from 5.0 to 4.8 km/s and a lower level from 600 to about 900 m in which Vp increases slowly to 6.0 km/s. In Layer 2C, which was logged for about 100 m to a depth of 1 km, Vp and Vs appear to be constant at 6.0 and 3.2 km/s, respectively. This velocity structure is consistent with, but more detailed than the structure determined by the oblique seismic experiment in the same hole. Since laboratory measurements of the compressional- and shear-wave velocity of samples from Hole 504B at Pconfining = Pdifferential average 6.0 and 3.2 km/s respectively, and show only slight increases with depth, we conclude that the velocity structure of Layer 2 is controlled almost entirely by variations in porosity and that the crack porosity of Layer 2C approaches zero. A comparison between the compressional-wave velocities determined by logging and the formation porosities calculated from the results of the large-scale resistivity experiment using Archie's Law suggest that the velocity- porosity relation derived by Hyndman et al. (1984) for laboratory samples serves as an upper bound for Vp, and the noninteractive relation derived by Toksöz et al. (1976) for cracks with an aspect ratio a = 1/32 serves as a lower bound.

Magnetic ordering in Er₂Ti₂O₇ and elastic softening in Tb₂Ti₂O₇

Geometric frustration occurs in the rare earth pyrochlores due to magnetic rare earth ions occupying the vertices of the network of corner-sharing tetrahedra. In this research, we have two parts. In the first one we study the phase transition to the magnetically ordered state at low temperature in the pyrochlore Er₂Ti₂O₇. The molecular field method was used to solve this problem. In the second part, we analyse the crystal electric field Hamiltonian for the rare earth sites. The rather large degeneracy of the angular momentum J of the rare earth ion is lifted by the crystal electric field due to the neighboring ions in the crystal. By rewriting the Stevens operators in the crystal electric field Hamiltonian ᴴCEF in terms of charge quadruple operators, we can identify unstable order parameters in ᴴCEF . These may be related to lattice instabilities in Tb₂Ti₂O₇.

Vibrations of 1D non-conservative elastic continuum due to passage of a MDOF damped oscillator

Peer reviewed

Quality of transmission estimation in WDM and elastic optical networks accounting for space-spectrum dependencies

We develop a framework for estimating the quality of transmission (QoT) of a new lightpath before it is established, as well as for calculating the expected degradation it will cause to existing lightpaths. The framework correlates the QoT metrics of established lightpaths, which are readily available from coherent optical receivers that can be extended to serve as optical performance monitors. Past similar studies used only space (routing) information and thus neglected spectrum, while they focused on oldgeneration noncoherent networks. The proposed framework accounts for correlation in both the space and spectrum domains and can be applied to both fixed-grid wavelength division multiplexing (WDM) and elastic optical networks. It is based on a graph transformation that exposes and models the interference between spectrum-neighboring channels. Our results indicate that our QoT estimates are very close to the actual performance data, that is, to having perfect knowledge of the physical layer. The proposed estimation framework is shown to provide up to 4 × 10-2 lower pre-forward error correction bit error ratio (BER) compared to theworst-case interference scenario,which overestimates the BER. The higher accuracy can be harvested when lightpaths are provisioned with low margins; our results showed up to 47% reduction in required regenerators, a substantial savings in equipment cost.

Moduli Space of (0,2) Conformal Field Theories

In this thesis we study aspects of (0,2) superconformal field theories (SCFTs), which are suitable for compactification of the heterotic string. In the first part, we study a class of (2,2) SCFTs obtained by fibering a Landau-Ginzburg (LG) orbifold CFT over a compact K\"ahler base manifold. While such models are naturally obtained as phases in a gauged linear sigma model (GLSM), our construction is independent of such an embedding. We discuss the general properties of such theories and present a technique to study the massless spectrum of the associated heterotic compactification. We test the validity of our method by applying it to hybrid phases of GLSMs and comparing spectra among the phases. In the second part, we turn to the study of the role of accidental symmetries in two-dimensional (0,2) SCFTs obtained by RG flow from (0,2) LG theories. These accidental symmetries are ubiquitous, and, unlike in the case of (2,2) theories, their identification is key to correctly identifying the IR fixed point and its properties. We develop a number of tools that help to identify such accidental symmetries in the context of (0,2) LG models and provide a conjecture for a toric structure of the SCFT moduli space in a large class of models. In the final part, we study the stability of heterotic compactifications described by (0,2) GLSMs with respect to worldsheet instanton corrections to the space-time superpotential following the work of Beasley and Witten. We show that generic models elude the vanishing theorem proved there, and may not determine supersymmetric heterotic vacua. We then construct a subclass of GLSMs for which a vanishing theorem holds.

Suivi par élastographie ultrasonore après réparation endovasculaire d’anévrisme aorto-iliaque : étude de faisabilité in vivo

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde et les anévrismes de l’aorte abdominale (AAAs) font partie de ce lot déplorable. Un anévrisme est la dilatation d’une artère pouvant conduire à la mort. Une rupture d’AAA s’avère fatale près de 80% du temps. Un moyen de traiter les AAAs est l’insertion d’une endoprothèse (SG) dans l’aorte, communément appelée la réparation endovasculaire (EVAR), afin de réduire la pression exercée par le flux sanguin sur la paroi. L’efficacité de ce traitement est compromise par la survenue d’endofuites (flux sanguins entre la prothèse et le sac anévrismal) pouvant conduire à la rupture de l’anévrisme. Ces flux sanguins peuvent survenir à n’importe quel moment après le traitement EVAR. Une surveillance par tomodensitométrie (CT-scan) annuelle est donc requise, augmentant ainsi le coût du suivi post-EVAR et exposant le patient à la radiation ionisante et aux complications des contrastes iodés. L’endotension est le concept de dilatation de l’anévrisme sans la présence d’une endofuite apparente au CT-scan. Après le traitement EVAR, le sang dans le sac anévrismal coagule pour former un thrombus frais, qui deviendra progressivement un thrombus plus fibreux et plus organisé, donnant lieu à un rétrécissement de l’anévrisme. Il y a très peu de données dans la littérature pour étudier ce processus temporel et la relation entre le thrombus frais et l’endotension. L’étalon d’or du suivi post-EVAR, le CT-scan, ne peut pas détecter la présence de thrombus frais. Il y a donc un besoin d’investir dans une technique sécuritaire et moins coûteuse pour le suivi d’AAAs après EVAR. Une méthode récente, l’élastographie dynamique, mesure l’élasticité des tissus en temps réel. Le principe de cette technique repose sur la génération d’ondes de cisaillement et l’étude de leur propagation afin de remonter aux propriétés mécaniques du milieu étudié. Cette thèse vise l’application de l’élastographie dynamique pour la détection des endofuites ainsi que de la caractérisation mécanique des tissus du sac anévrismal après le traitement EVAR. Ce projet dévoile le potentiel de l’élastographie afin de réduire les dangers de la radiation, de l’utilisation d’agent de contraste ainsi que des coûts du post-EVAR des AAAs. L’élastographie dynamique utilisant le « Shear Wave Imaging » (SWI) est prometteuse. Cette modalité pourrait complémenter l’échographie-Doppler (DUS) déjà utilisée pour le suivi d’examen post-EVAR. Le SWI a le potentiel de fournir des informations sur l’organisation fibreuse du thrombus ainsi que sur la détection d’endofuites. Tout d’abord, le premier objectif de cette thèse consistait à tester le SWI sur des AAAs dans des modèles canins pour la détection d’endofuites et la caractérisation du thrombus. Des SGs furent implantées dans un groupe de 18 chiens avec un anévrisme créé au moyen de la veine jugulaire. 4 anévrismes avaient une endofuite de type I, 13 avaient une endofuite de type II et un anévrisme n’avait pas d’endofuite. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été réalisés à l’implantation, puis 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois après le traitement EVAR. Une angiographie, un CT-scan et des coupes macroscopiques ont été produits au sacrifice. Les régions d’endofuites, de thrombus frais et de thrombus organisé furent identifiées et segmentées. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions furent comparées. Celles-ci furent différentes de façon significative (P < 0.001). Également, le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (1) et le DUS (3) ont échoué. Dans la continuité de ces travaux, le deuxième objectif de ce projet fut de caractériser l’évolution du thrombus dans le temps, de même que l’évolution des endofuites après embolisation dans des modèles canins. Dix-huit anévrismes furent créés dans les artères iliaques de neuf modèles canins, suivis d’une endofuite de type I après EVAR. Deux gels embolisants (Chitosan (Chi) ou Chitosan-Sodium-Tetradecyl-Sulfate (Chi-STS)) furent injectés dans le sac anévrismal pour promouvoir la guérison. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été effectués à l’implantation et après 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois. Une angiographie, un CT-scan et un examen histologique ont été réalisés au sacrifice afin d’évaluer la présence, le type et la grosseur de l’endofuite. Les valeurs du module d’élasticité des régions d’intérêts ont été identifiées et segmentées sur les données pathologiques. Les régions d’endofuites et de thrombus frais furent différentes de façon significative comparativement aux autres régions (P < 0.001). Les valeurs d’élasticité du thrombus frais à 1 semaine et à 3 mois indiquent que le SWI peut évaluer la maturation du thrombus, de même que caractériser l’évolution et la dégradation des gels embolisants dans le temps. Le SWI a pu détecter des endofuites où le DUS a échoué (2) et, contrairement au CT-scan, détecter la présence de thrombus frais. Finalement, la dernière étape du projet doctoral consistait à appliquer le SWI dans une phase clinique, avec des patients humains ayant déjà un AAA, pour la détection d’endofuite et la caractérisation de l’élasticité des tissus. 25 patients furent sélectionnés pour participer à l’étude. Une comparaison d’imagerie a été produite entre le SWI, le CT-scan et le DUS. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions (endofuite, thrombus) furent identifiées et segmentées. Celles-ci étaient distinctes de façon significative (P < 0.001). Le SWI a détecté 5 endofuites sur 6 (sensibilité de 83.3%) et a eu 6 faux positifs (spécificité de 76%). Le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (2) ainsi que le DUS (2) ont échoué. Il n’y avait pas de différence statistique notable entre la rigidité du thrombus pour un AAA avec endofuite et un AAA sans endofuite. Aucune corrélation n’a pu être établie de façon significative entre les diamètres des AAAs ainsi que leurs variations et l’élasticité du thrombus. Le SWI a le potentiel de détecter les endofuites et caractériser le thrombus selon leurs propriétés mécaniques. Cette technique pourrait être combinée au suivi des AAAs post-EVAR, complémentant ainsi l’imagerie DUS et réduisant le coût et l’exposition à la radiation ionisante et aux agents de contrastes néphrotoxiques.

The Elastic Octopus: A Catalogue of Failures for Disrupting Design Eduction

Elastic Octopus was inspired by a perceived increased reluctance in student attitudes towards taking risks and failure in design innovation. In particular, recent trends in funding and risk-aversion in earlier phases of education where failures are discouraged has limited the potential for ground breaking innovative thinking. This experimental design project was conceived to tackle the failure reluctance trend by developing a team based cross-disciplinary masters level design innovation studio module where students would succeed in relation to their capacity to demonstrate failure. Principally this involved creating a permission giving process where ambitious design experiments are developed in order to encourage the transgression of edges and boundaries. This was achieved by adapting a number of creative design methods including blue-sky thinking, back casting and design exorcisms to challenge and de-programme failure aversion. Succeeding through failure involved transitioning from meta-themes through to experimental contexts where failures could be attempted as a way of exploring the limits of technologies, structures, mental models, human engagement and other factors critical to success. We hope that insights gained from this disruptive educational module can offer unexpected benefits for students ranging from increased failure resilience, through to narrative generation and context forming skills while at the same time providing wider value in discussing how designers deal with failure.

N=4 supersymmetric AdS(5) vacua and their moduli spaces

We classify the N = 4 supersymmetric AdS(5) backgrounds that arise as solutions of five-dimensional N = 4 gauged supergravity. We express our results in terms of the allowed embedding tensor components and identify the structure of the associated gauge groups. We show that the moduli space of these AdS vacua is of the form SU(1, m)/ (U(1) x SU(m)) and discuss our results regarding holographically dual N = 2 SCFTs and their conformal manifolds.