Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas

Neste trabalho, três técnicas para resolver numericamente problemas inversos de transporte de partículas neutras a uma velocidade para aplicações em engenharia nuclear são desenvolvidas. É fato conhecido que problemas diretos estacionários e monoenergéticos de transporte são caracterizados por estimar o fluxo de partículas como uma função-distribuição das variáveis independentes de espaço e de direção de movimento, quando os parâmetros materiais (seções de choque macroscópicas), a geometria, e o fluxo incidente nos contornos do domínio (condições de contorno), bem como a distribuição de fonte interior são conhecidos. Por outro lado, problemas inversos, neste trabalho, buscam estimativas para o fluxo incidente no contorno, ou a fonte interior, ou frações vazio em barras homogêneas. O modelo matemático usado tanto para os problemas diretos como para os problemas inversos é a equação de transporte independente do tempo, a uma velocidade, em geometria unidimensional e com o espalhamento linearmente anisotrópico na formulação de ordenadas discretas (SN). Nos problemas inversos de valor de contorno, dado o fluxo emergente em um extremo da barra, medido por um detector de nêutrons, por exemplo, buscamos uma estimativa precisa para o fluxo incidente no extremo oposto. Por outro lado, nos problemas inversos SN de fonte interior, buscamos uma estimativa precisa para a fonte armazenada no interior do domínio para fins de blindagem, sendo dado o fluxo emergente no contorno da barra. Além disso, nos problemas inversos SN de fração de vazio, dado o fluxo emergente em uma fronteira da barra devido ao fluxo incidente prescrito no extremo oposto, procuramos por uma estimativa precisa da fração de vazio no interior da barra, no contexto de ensaios não-destrutivos para aplicações na indústria. O código computacional desenvolvido neste trabalho apresenta o método espectronodal de malha grossa spectral Greens function (SGF) para os problemas diretos SN em geometria unidimensional para gerar soluções numéricas precisas para os três problemas inversos SN descritos acima. Para os problemas inversos SN de valor de contorno e de fonte interior, usamos a propriedade da proporcionalidade da fuga de partículas; ademais, para os problemas inversos SN de fração de vazio, oferecemos a técnica a qual nos referimos como o método físico da bissecção. Apresentamos resultados numéricos para ilustrar a precisão das três técnicas, conforme descrito nesta tese.

Modelagem numérica de elementos tracionados em aço inoxidável com parafusos defasados

Atualmente, a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais é considerada uma solução cara para os problemas da engenharia estrutural. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil, uma transição global para um desenvolvimento sustentável e redução em impactos ambientais têm seguramente provocado um aumento na utilização do aço inoxidável. As normas de projeto de aço inoxidável atuais são, em grande parte, baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas desenvolvidas com aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta quatro curvas não-lineares tensão versus deformação (tensão e compressão, paralela e perpendicular a laminação do material), sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos, modificando assim, o comportamento global das estruturas que o utilizam. Em elementos estruturais submetidos a forças axiais de tração, a ruptura da seção líquida representa um dos estados limites últimos a serem verificados. Com o objetivo de se avaliar a resistência a tração de elementos estruturais aparafusados em aço inoxidável S304, este trabalho apresenta um modelo numérico baseado no método dos elementos finitos através do programa Ansys (versão 11). A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de Von Mises e curvas tensão versus deformação verdadeira. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange atualizado. O modelo numérico foi calibrado com resultados experimentais obtidos em ensaios de laboratório, a partir de ligações aparafusadas alternadas rígidas, onde não se ocorre nenhuma rotação entre os membros, transferindo nenhum momento fletor, apenas esforço normal e cisalhante.

Implementação de um algoritmo numérico para solução da equação de Christoffel generalizada em acustoelasticidade.

Extensos estudos realizados nas últimas décadas sobre a propagação de ondas ultrassônicas em sólidos levaram ao desenvolvimento de técnicas não destrutivas para a avaliação da segurança e integridade de estruturas e componentes industriais. O interesse na aplicação de técnicas ultrassônicas para medição de tensões aplicadas e residuais decorre da mudança mensurável da velocidade das ondas ultrassônicas na presença de um campo de tensões, fenômeno conhecido como efeito acustoelástico. Uma teoria de acustoelasticidade fornece um meio atrativo e não destrutivo de medir a tensão média ao longo do caminho percorrido pela onda. O estudo da propagação das ondas ultrassônicas em meios homogêneos anisotrópicos sob tensão conduz a um problema não linear de autovalores dado pela equação de Christoffel generalizada. A característica não linear deste problema decorre da interdependência entre as constantes elásticas efetivas do material e as tensões atuantes. A medição experimental de tensões por técnicas ultrassônicas é um problema inverso da acustoelasticidade. Esta dissertação apresenta a implementação de um algoritmo numérico, baseado no método proposto por Degtyar e Rokhlin, para solução do problema inverso da acustoelasticidade em sólidos ortotrópicos sujeitos a um estado plano de tensões. A solução da equação de Christoffel generalizada apresenta dificuldades de natureza numérica e prática. A estabilidade e a precisão do algoritmo desenvolvido, bem como a influência das incertezas na medição experimental das velocidades das ondas ultrassônicas, foram então investigadas. Dados sintéticos para as velocidades das ondas ultrassônicas de incidência oblíqua em uma placa sujeita a um estado plano de tensões foram gerados pela solução direta da equação de Christoffel generalizada para ilustrar a aplicação do algoritmo desenvolvido. O objetivo maior desta dissertação é a disponibilização de uma nova ferramenta de cálculo para suporte às atividades experimentais de medição de tensões por ultrassom no país.

Defect analysis in Czochralski-grown Yb : FAP crystal

Growth-induced defects in Yb:FAP crystals grown by the Czochralski method have been investigated by optical microscopy, chemical etching, scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive spectroscopy (EDS). Anisotropic etching features have been observed on two FAP crystal planes: (0001) and (1010). The shape of etch pits on the (0001) plane is hexagonal, while the etch pits on the (1010) plane have a variety of irregular shapes. It is also found that the density of etch pit varies along the boule. Based on the experimental observations, the formation mechanisnis of growth defects are discussed, and methods for reducing the growth-induced defect concentration is proposed. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Nonpolar a-plane ZnO films fabricated on (302)gamma-LiAlO2 by pulsed laser deposition

Nonpolar a-plane (1 1 2 0) ZnO films are fabricated on (3 0 2)gamma-LiAlO2 substrate by pulsed laser deposition. When substrate temperature is low, c-plane ZnO is dominant. As growth temperature increases to similar to 500 degrees C, pure (1 1 2 0)-oriented ZnO film can be obtained. The X-ray rocking curve of a-plane ZnO film broadens sharply when growth temperature is up to similar to 650 degrees C; such a broadening may be related to the anisotropic lateral growth rate of (1 12 0)-oriented ZnO grains. Atomic force microscopy reveals the surface morphology changes of ZnO films deposited at different temperatures. Raman spectra reveal that a compressive stress exists in the a-plane ZnO film. (C) 2007 Published by Elsevier B.V.

Yb:YAP与Yb:YAG晶体光谱性能比较

应用中频感应提拉法生长出掺杂浓度为10 at.-%的Yb:YAG与Yb:YAP晶体，对比了室温下两种晶体的吸收和发射光谱特性。结果表明，Yb:YAG晶体比Yb:YAP晶体有更好的激光性能和低的阈值；同时对比发现，Yb:YAP晶体的吸收截面是Yb:YAG晶体的2.16倍，它容易实现LD泵；由于Yb:YAP晶体的各向异性，它有轴向效应明显，它可以产生偏振激光。

Structural and optical properties of a-plane ZnO thin films synthesized on γ-LiAlO2 (302) substrates by low pressure metal-organic chemical vapor deposition

Nonpolar a-plane (1120) ZnO thin films have been fabricated on gamma-LiAlO2 (302) substrates via the low-pressure metal-organic chemical vapor deposition. An obvious intensity variation of the E-2 mode in the Raman spectra indicates that there exhibits in-plane optical anisotropy in the a-plane ZnO thin films. Highly-oriented uniform grains of rectangular shape can be seen from the atomic force microscopy images, which mean that the lateral growth rate of the thin films is also anisotropic. It is demonstrated experimentally that a buffer layer deposited at a low temperature (200 degrees C) can improve the structural and optical properties of the epilayer to a large extent. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Analysis of electromagnetic propagation in birefringent thin film

In general, the propagating behavior of extraordinary wave in anisotropic materials is different from that in isotropic materials. With the tangential continuity of Maxwell's equations, the electromagnetic propagating behaviors have been investigated at the incident and exit interfaces of the uniaxial anisotropic thin film. The emphasis was placed on two interesting optical phenomena such as homolateral refraction behavior and wide-angle Brewster's phenomenon, which occurred at the interfaces of uniaxial anisotropic thin film.

Nonpolarizing and polarizing filter design

We describe a nonpolarizing filter design at oblique incidence and a polarizing filter design at normal incidence that use a uniaxially anisotropic layer. The phase thicknesses and the optical admittances of 14 the layers are compensated for by the birefringent properties of a thin film at oblique incidence. This concept can be applied to the design of nonpolarizing bandpass and edge filters at oblique incidence and of polarizing beam splitters at normal incidence. Besides, the dependence of narrow-bandpass filters on normal incidence is discussed. (c) 2005 Optical Society of America.

Birefringent non-polarizing thin film design

In this paper, 2 X 2 characteristic matrices of uniaxially anisotropic thin film for extraordinary and ordinary wave are deduced at oblique incidence. Furthermore, the reflectance and transmittance of thin films are calculated separately for two polarizations, which provide a new concept for designing non-polarizing thin films at oblique incidence. Besides, using the multilayer birefringent thin films, non-polarizing designs, such as beam splitter thin film at single wavelength, edge filter and antireflection thin film over visible spectral region are obtained at oblique incidence.

基于Berreman矩阵的双折射薄膜光谱响应特性计算

采用Berreman特征矩阵方法，通过数值计算研究了双折射薄膜的反射、透射等光谱响应特性。依据电磁场理论的电场分量、磁场分量的界面连续条件，推导了光波在各向异性双轴薄膜中的Berreman转移矩阵，用以分析含有各向异性介质层的复杂薄膜系统的光学性质。这些矩阵递推关系包含了界面处的多点反射，适用于一般的各向异性的多层膜系统，包括入射媒质或基底为各向异性的情况。在文中给出了各向同性入射媒质双轴各向异性膜层一各向同性基底薄膜系统的计算结果，验证了该计算方法的可行性，以此作为进一步研究各向异性薄膜和相关光学薄膜器

Comportamento Estrutural de Elementos em Aço Inoxidável

Atualmente, a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais ainda é por muitos engenheiros e arquitetos, considerada uma solução extravagante para os problemas da engenharia. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil e uma transição global para um desenvolvimento sustentável e redução em impactos ambientais tem seguramente provocado um aumento no uso do aço inoxidável. A maioria das normas de projeto de aço inoxidável atuais ainda são baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas de aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta quatro curvas tensão versus deformação não-lineares sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos (tração e compressão, paralela e perpendicular a direção de laminação), modificando assim, seu o comportamento global. Na presente investigação foram utilizados o aço inoxidável austenítico 304, e o aço carbono USI 300, ambos com tensão de escoamento similares, mas com tensões últimas e ductilidades distintos. Em elementos estruturais submetidos a tensões normais de tração, usualmente a ruptura da seção líquida representa um dos estados limites últimos a serem verificados. Com o objetivo de se avaliar a resistência a tração de elementos estruturais aparafusados em aço inoxidável, este trabalho executou um programa experimental inovador envolvendo ligações aparafusadas defasadas sob tração. O programa experimental foi executado em peças de aço carbono e aço inoxidável de forma a comparar as principais semelhanças e diferenças entre estes dois tipos de aços estruturais. O programa experimental possibilitou que conclusões significativas no comportamento a tração destas ligações pudessem ser observadas. Dentre outras variáveis que controlam estes estados limites últimos foi verificada a influência significativa da espessura da placa de aplicação do carregamento, disposição, configuração e número de parafusos da ligação e propriedades do aço inoxidável como ductilidade e razão entre suas tensões de escoamento e de ruptura.

Form Birefringence in thin films with oblique columnar structures

Effective medium theory is useful for designing optical elements with form birefringent subwavelength structures. Thin films fabricated by oblique deposition are similar to the two-dimensional surface relief subwavelength gratings. We use the effective medium theory to calculate the anisotropic optical properties of the thin films with oblique columnar structures. The effective refractive indices and the directions are calculated from effective medium theory. It is shown that optical thin films with predetermined refractive indices and birefringence may be engineered.

Antireflective characteristics of triangular shaped gratings

The antireflection properties of triangular shaped gratings are studied by a combination of the effective medium theory and the anisotropic thin-film theory. The triangular shaped structures are analyzed as a function of grating period, filling factor, and groove depth, and the antireflective characteristics are also studied when visible-infrared light is incident upon them. Numerical examples are given for gratings on glass substrate with refractive index of 1.5. The results show that this kind of grating is capable of reducing reflections, and could achieve very low reflectivity over a wide field of view and a wide waveband by choosing appropriate parameters.

Analysis of characteristic matrix for a uniaxially birefringent thin film

As the principal section consistent with the principal plane, electromagnetic propagation in a uniaxially birefingent thin film can be described with a concise 2 x 2 characteristic matrix, in which the refractive indices of the forward and backward propagating extraordinary rays are different and dependent. In this letter, based on Huygen's construction, the refractive indices and effective optical admittances of the forward and backward propagating extraordinary rays are discussed further, and the 2 x 2 characteristic matrix is simplified. Furthermore, the input optical admittance, reflectance and transmittance of assembly is presented, just as an isotropic thin film. The result can be extended to the general case of multilayer uniaxially birefringent thin films with their optic axes in the incident plane. Copyright (c) EPLA, 2007.