Hydrogeomechanics for rock engineering: coupling subsurface hydrogeomechanical assessement and hydrogeotechnical mapping on fracturated rock masses

The present work aims to achieve and further develop a hydrogeomechanical approach in Caldas da Cavaca hydromineral system rock mass (Aguiar da Beira, NW Portugal), and contribute to a better understanding of the hydrogeological conceptual site model. A collection of several data, namely geology, hydrogeology, rock and soil geotechnics, borehole hydraulics and hydrogeomechanics, was retrieved from three rock slopes (Lagoa, Amores and Cancela). To accomplish a comprehensive analysis and rock engineering conceptualisation of the site, a multi‐technical approach were used, such as, field and laboratory techniques, hydrogeotechnical mapping, hydrogeomechanical zoning and hydrogeomechanical scheme classifications and indexes. In addition, a hydrogeomechanical data analysis and assessment, such as Hydro‐Potential (HP)‐Value technique, JW Joint Water Reduction index, Hydraulic Classification (HC) System were applied on rock slopes. The hydrogeomechanical zone HGMZ 1 of Lagoa slope achieved higher hydraulic conductivities with poorer rock mass quality results, followed by the hydrogeomechanical zone HGMZ 2 of Lagoa slope, with poor to fair rock mass quality and lower hydraulic parameters. In addition, Amores slope had a fair to good rock mass quality and the lowest hydraulic conductivity. The hydrogeomechanical zone HGMZ 3 of Lagoa slope, and the hydrogeomechanical zones HGMZ 1 and HGMZ 2 of Cancela slope had a fair to poor rock mass quality but were completely dry. Geographical Information Systems (GIS) mapping technologies was used in overall hydrogeological and hydrogeomechanical data integration in order to improve the hydrogeological conceptual site model.

Desenvolvimento e Controlo de um Veículo Autónomo Aéreo Quadrotor

A crescente necessidade de meios de inspecção e recolha de informação de infraestruturas e do meio ambiente natural, origina o recurso a meios tecnológicos cada vez mais evoluídos. Neste contexto, os robôs móveis autónomos aéreos surgem como uma ferramenta importante. Em particular, os veículos aéreos de asa móvel, pela sua manobrabilidade e controlo podem-se utilizar eficazmente em meios complexos como cenários interiores onde o ambiente é parcialmente controlado. A sua utilização em coordenação com outros veículos robóticos móveis e em particular com a crescente autonomia de decisão, permitem uma eficiência elevada, por exemplo, em tarefas de recolha automática de informação, vigilância, apoio a comunicações, etc. A inexistência de um veículo autónomo de asa móvel no cenário multi-robótico desenvolvido pelo Laboratório de Sistemas Autónomos do Instituto Superior de Engenharia do Porto, aliada às suas aplicações referidas, criou a necessidade do desenvolvimento de um veículo desta gama. Identificou-se, pois, o desenvolvimento de um veículo autónomo aéreo do tipo quadrotor com capacidade de vôo base estabilizado como o problema a resolver. Foi efectuado um levantamento de requisitos do sistema, a caracterização de um veículo autónomo aéreo Vertical Take-off and Landing - VTOL, e efectuado um trabalho de pesquisa a fim de possibilitar o conhecimento das técnicas e tecnologias envolvidas. Tendo em vista o objectivo de controlo e estabilização do veículo, foi efectuada a modelização do sistema que serviu não só para a melhor compreensão da sua dinâmica mas também para o desenvolvimento de um simulador que possibilitou a validação de estratégias de controlo e avaliação de comportamentos do veículo para diferentes cenários. A inexistência de controladores de motores brushless adequada (frequência de controlo), originou o desenvolvimento de um controlador dedicado para motores brushless, motores esses utilizados para a propulsão do veículo. Este controlador permite uma taxa de controlo a uma frequência de 20KHz, possui múltiplas interfaces de comunicação (CAN, RS232, Ethernet, SPI e JTAG), é de reduzido peso e dimensões e modular, visto ter sido implementado em dois módulos, i.e., permite a sua utilização com diferentes interfaces de potência. Projectou-se um veículo autónomo aéreo em termos físicos com a definição da sua arquitectura de hardware e software bem como o sistema de controlo de vôo. O sistema de estabilização de vôo compreende o processamento de informação fornecida por um sistema de navegação inercial, um sonar e o envio de referências de velocidade para cada um dos nós de controlo ligados a um barramento CAN instalado no veículo. A implementação do veículo foi alcançada nas suas vertentes mecânica, de hardware e software. O UAV foi equipado com um sistema computacional dotando-o de capacidades para o desempenho de tarefas previamente analisadas. No presente trabalho, são também tiradas algumas conclusões sobre o desenvolvimento do sistema e sua implementação bem como perspectivada a sua evolução futura no contexto de missões coordenadas de múltiplos veículos robóticos.

Avaliação numérica e experimental da carga admissível de vigas compostas para monocarris de sistemas de elevação

Este trabalho foi realizado com o apoio, e em colaboração da empresa Flexcrane, que constrói e comercializa soluções flexíveis de pontes rolantes para cargas ligeiras. Com cargas máximas de 2 toneladas estas pontes e seus caminhos de rolamento são construídas essencialmente enformados a frio. O objetivo deste trabalho é a verificação numérica e experimental das cargas que este tipo de estrutura suporta, nas suas diferentes configurações. Numa aproximação por engenharia inversa, com a realização deste trabalho, foi possível determinar a carga admissível das vigas compostas utilizadas, assim como o seu comportamento quando em carga. Para obtenção destes resultados foram realizadas simulações computacionais recorrendo ao método de elementos finitos, utilizando para isso o software Ansys Workbench e ainda ensaios experimentais que permitiram validar os resultados obtidos numericamente e consolidar o conhecimento sobre o comportamento desta solução comercial. Por ser de construção modular, são possíveis diferentes combinações para o produto final, por esta razão foram estudados numericamente diferentes configurações possíveis, com e sem reforços. Foi realizada a validação experimental para a configuração mais usual, fazendo recurso a um dispositivo para ensaio de estruturas e componentes, pertencente ao Isep. Foi ainda utilizada a técnica extensométrica para avaliar as tensões em pontos selecionados e compara-los com os obtidos numericamente. Concluiu-se pelo ótimo desempenho dos produtos Flexcrane.

Estudo numérico da adequação de diferentes tipos de leis coesivas na previsão da resistência de juntas adesivas por Modelos de Dano Coesivo

O uso de ligações adesivas aumentou significativamente nos últimos anos e é hoje em dia uma técnica de ligação dominante na indústria aeronáutica e automóvel. As ligações adesivas visam substituir os métodos tradicionais de fixação mecânicos na união de estruturas. A melhoria ao longo dos anos de vários modelos de previsão de dano, nomeadamente através do Método de Elementos Finitos (MEF), tem ajudado ao desenvolvimento desta técnica de ligação. Os Modelos de Dano coesivo (MDC), usados em conjunto com MEF, são uma ferramenta viável para a previsão de resistência de juntas adesivas. Os MDC combinam critérios da resistência dos materiais para a iniciação do dano e conceitos da mecânica da fratura para a propagação da fenda. Existem diversas formas de leis coesivas possíveis de aplicar em simulações por MDC, em função do comportamento expectável dos materiais que estão a ser simulados. Neste trabalho, estudou-se numericamente o efeito de diversas formas de leis coesivas na previsão no comportamento de juntas adesivas, nomeadamente nas curvas forçadeslocamento (P-) de ensaios Double-Cantilever Beam para caracterização à tração e ensaios End-Notched Flexure para caraterização ao corte. Também se estudou a influência dos parâmetros coesivos à tração e corte nas curvas P- dos referidos ensaios. Para o Araldite®AV138 à tração e ao corte, a lei triangular é a que melhor prevê o comportamento do adesivo. Para a previsão da resistência de ambos os adesivos Araldite® 2015 e SikaForce® 7752, a lei trapezoidal é a que melhor se adequa, confirmando assim que esta lei é a que melhor caracteriza o comportamento de dano de adesivos tipicamente dúcteis. O estudo dos parâmetros revelou influência distinta na previsão do comportamento das juntas, embora com bastantes semelhanças entre os diferentes tipos de adesivos.

Social Media Integration in Video Games GameNshare: A Social Overlay for Desktop Games

The ever increasing popularity of social media makes it a promising source for the personalization of gameplay experiences. Furthermore, involving social network friends in a game can greatly enrich the satisfaction of the player and also attract potential novel players to a game. This master thesis describes a social overlay designed for desktop games, called GameNshare. It allows players to easily capture and share with multiple social networks game-related screenshots, videos and stories. Additionally, it also provides asynchronous multiplayer game mechanics to directly integrate social network friends in the game. GameNshare was designed to interact with the users in a non-intrusive way allowing them to be in complete control of what is shared. It prevents unsolicited sharing of messages, a key problem in social media integration tools, by the use of built-in message monitoring and anti-spam measures. GameNshare was specially designed for players aged from 18 to 25 years that are regular users of Twitter and Facebook. It was tested by a group of 10 individuals from the target age range that were surveyed to capture their insights on the use of the social overlay. The implemented GameNshare features were well accepted by the testers that were also useful in highlighting features for future development. GameNshare ultimate goal is to make players look and ask for social integration and allow them to take full advantage of their social communities to improve gaming experiences.

Guia de desenvolvimento de jogos para programadores independentes

Os vídeo jogos ou jogos de computador têm vindo a crescer na sua relação com o público ganhando terreno e credibilidade nos benefícios que os jogadores obtêm quando usam este tipo de software, indo esses benefícios para além do divertimento associado à palavra jogo no seu sentido etimológico. Nos últimos anos cada vez mais o mercado e algumas das mais reputadas instituições de ensino têm dedicado especial atenção a este tipo de software, englobando nesses estudos diversas áreas desde a engenharia à saúde, incluindo ainda, estudos de cariz psicológico e sociológico reveladores de que estas experiências de entretenimento, cada vez mais disponíveis a todos, têm influência na sua envolvente de integração e relação com outros fenómenos de cariz social. Apreciado o estado da arte esta tese tem como principal objetivo servir de guia de iniciação a individuais ou pequenas equipas da área de desenvolvimento de software no caminho para o desenvolvimento de jogos de vídeo independentes, apresentando uma análise cuidada capaz de apoiar as equipas desde o momento zero, estando o mesmo estruturado de forma a refletir o entendimento das bases teóricas em que o desenvolvimento deste tipo de software assenta, o estado da arte sobre plataformas, análise de mercado e indústria, metodologias de desenvolvimento e equipas, e ainda analisadas algumas das mais relevantes ferramentas de desenvolvimento e criação de conteúdos. Como prova de conceito e componente de caráter experimental, este trabalho compreende ainda o desenvolvimento de um jogo de vídeo guiado pelas orientações e lições apreendidas durante o processo de estudo de forma a ser representativo da aplicação dessa aprendizagem, e ainda capaz de detalhar passo a passo cada fase do processo, com o objetivo de apoiar a preparação de pessoas interessadas em iniciar a aventura de desenvolver os seus próprios jogos e quem sabe dar início aos seus próprios negócios e empresas. O jogo desenvolvido replica um recente êxito, o jogo 2048, que apesar da sua mecânica simples revela-se um excelente desafio do ponto de vista da sua implementação, bem como o processo criativo adjacente no transformar algo tão simples e experimentado numa experiência nova capaz de atrair antigos jogadores e interesse de novos. O desenvolvimento e publicação da aplicação experimental, e após análise dos dados recolhidos, mostram-se reveladores de que é de fato possível a programadores independentes entrar num mercado de alto potencial, e que adquiridas as bases de conhecimento expostas no documento estarão em condições mais favoráveis para ultrapassar algumas das mais comuns barreiras no atingir desse objetivo.

Comparação dos métodos ENF e 4-ENF para determinação da tenacidade ao corte de juntas adesivas

Ao longo destes últimos anos as ligações adesivas têm vindo a verificar um aumento progressivo em aplicações estruturais em detrimento das ligações mecânicas convencionais. Esta alteração de paradigma deve-se às vantagens que as juntas adesivas possuem relativamente aos outros métodos de ligação. A mecânica da fratura e os Modelos de Dano Coesivo (MDC) são critérios comuns para prever a resistência em juntas adesivas e usam como parâmetros fundamentais as taxas de libertação de energia. Pelo facto do ensaio 4-Point End Notched Flexure (4-ENF), aplicado em juntas adesivas, ainda estar pouco estudado é de grande relevância um estudo acerca da sua viabilidade para a determinação da taxa crítica de libertação de energia de deformação ao corte (GIIc). Esta dissertação tem como objetivo principal efetuar uma comparação entre os métodos End- Notched Flexure (ENF) e 4-ENF na determinação de GIIc em juntas adesivas. Para tal foram utilizados 3 adesivos: Araldite® AV138, Araldite® 2015 e SikaForce® 7752. O trabalho experimental passou pela conceção e fabrico de uma ferramenta para realização do ensaio 4-ENF, seguindo-se o fabrico e a preparação dos provetes para os ensaios. Pelo facto do ensaio 4-ENF ainda se encontrar pouco divulgado em juntas adesivas, e não se encontrar normalizado, uma parte importante do trabalho passou pela pesquisa e análise em trabalhos de investigação e artigos científicos. A análise dos resultados foi realizada por comparação direta dos valores de GIIc com os resultados obtidos no ensaio ENF, sendo realizada por série de adesivo, através da comparação das curvas P-δ e curvas-R. Como resultado verificou-se que o ensaio 4-ENF em ligações adesivas não é o mais versátil para a determinação do valor de GIIc, e que apenas um método de obtenção de GIIc é viável. Este método é baseado na medição do comprimento de fenda (a). Ficou evidenciado que o ensaio ENF, devido a ser um ensaio normalizado, por apresentar um setup mais simples e por apresentar uma maior disponibilidade de métodos para a determinação do valor de GIIc, é o mais recomendado. Conclui-se assim que o ensaio 4-ENF, embora sendo uma alternativa ao ensaio ENF, tem aplicação mais limitada.

Collecting data for indoor mapping of the university of Münster via a location based game

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Controle óptimo de fluidos não newtonianos

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Matemática

Sustainable urban planning: parameters to the operational process

In modern society, energy consumption and respect for the environment have become essential aspects of urban planning. The rising demand for alternative sources of energy, coupled with the decline in the construction sector and material usage, gives the idea that the thinking on modern cities, where attention is given to reduced energy consumption, savings, waste recycling and respect for the surrounding environment, is being put into practice. If we examine development of the city over recent centuries, by means of the theories of the most famous and influential urban planners, it is possible to identify the major problems caused by this type of planning. For this reason, in recent urban planning the use of systems of indicators that evaluate and certify land environmentally and energetically guides the master plan toward a more efficient city model. In addition the indicators are targeted on key factors determined by the commissioner or the opportunities the territory itself provides. Due the complexity of the environmental mechanics, the process of design and urban planning has become a challenging issue. The introduction of the indicators system has made it possible to register the life of the process, with a spiral route that allows the design itself to be refined. The aim of this study, built around the creation of a system of urban sustainability indicators that will evaluate highly eco-friendly cities, is to develop a certification system for cities or portions of them. The system will be upgradeable and objective, will employ real data and will be concerned with energy production and consumption.

Capacitação de uma empresa aeronáutica para manutenção de alguns componentes de aeronaves

A manutenção de aeronaves e seus componentes constitui um sector de engenharia de ponta na economia nacional, levantando diversos desafios a vários níveis funcionais das empresas do ramo. A dissertação foi desenvolvida no âmbito de um estágio curricular realizado na Área de Motores e Componentes da OGMA – Indústria Aeronáutica de Portugal S.A. A empresa já há muitos anos que se dedica à manutenção de motores de diversas aeronaves. Nos últimos anos, com o surgimento de novas aeronaves com novos tipos de motores, a empresa procura acompanhar a evolução do mercado. Nesta linha de ideias, o objetivo do estágio consistiu na participação de um estudo de capacitação da OGMA para a manutenção de válvulas pneumáticas. A manutenção e capacitação para manutenção de componentes aeronáuticos segue normas e procedimentos específicos. Segundo o procedimento formal da análise de capacidade inicial da empresa para as operações de manutenção, foi identificada a necessidade de certificação de ferramentas e processos, nomeadamente orifícios calibrados. O estudo centrou-se no desenvolvimento de um procedimento interno de validação de calibração dos orifícios. Foram identificados os requisitos, elaboradas especificações, escolhidos e alocados equipamentos e ferramentas de ensaio. Além da calibração dos orifícios, também foi possível acompanhar e apoiar algumas outras atividades de ensaios técnicos em diversas componentes. Após o estudo efetuado, a OGMA ficou capacitada para a calibração de orifícios, sendo estes fundamentais para o tipo de válvulas em análise. Foi publicado um artigo na conferência "CNME2014 – 9º CONGRESSO NACIONAL DE MECÂNICA EXPERIMENTAL" e encontra-se em elaboração o artigo final, cujo resumo já foi aceite, para a conferência "6th International Conference on MECHANICS AND MATERIALS IN DESIGN (Ponta Delgada/Açores, 26-30 July 2015)".

Fractional state space analysis of economic systems

This paper examines modern economic growth according to the multidimensional scaling (MDS) method and state space portrait (SSP) analysis. Electing GDP per capita as the main indicator for economic growth and prosperity, the long-run perspective from 1870 to 2010 identifies the main similarities among 34 world partners’ modern economic growth and exemplifies the historical waving mechanics of the largest world economy, the USA. MDS reveals two main clusters among the European countries and their old offshore territories, and SSP identifies the Great Depression as a mild challenge to the American global performance, when compared to the Second World War and the 2008 crisis.

Different doses of exogenous surfactant for treatment of meconium aspiration syndrome in newborn rabbits

OBJECTIVE: To evaluate the effects of 2 different doses of exogenous surfactant on pulmonary mechanics and on the regularity of pulmonary parenchyma inflation in newborn rabbits. METHOD: Newborn rabbits were submitted to tracheostomy and randomized into 4 study groups: the Control group did not receive any material inside the trachea; the MEC group was instilled with meconium, without surfactant treatment; the S100 and S200 groups were instilled with meconium and were treated with 100 and 200 mg/kg of exogenous surfactant (produced by Instituto Butantan) respectively. Animals from the 4 groups were mechanically ventilated during a 25-minute period. Dynamic compliance, ventilatory pressure, tidal volume, and maximum lung volume (P-V curve) were evaluated. Histological analysis was conducted using the mean linear intercept (Lm), and the lung tissue distortion index (SDI) was derived from the standard deviation of the means of the Lm. One-way analysis of variance was used with a = 0.05. RESULTS: After 25 minutes of ventilation, dynamic compliance (mL/cm H2O · kg) was 0.87 ± 0.07 (Control); 0.49 ± 0.04 (MEC*); 0.67 ± 0.06 (S100); and 0.67 ± 0.08 (S200), and ventilatory pressure (cm H2O) was 9.0 ± 0.9 (Control); 16.5 ± 1.7 (MEC*); 12.4 ± 1.1 (S100); and 12.1 ± 1.5 (S200). Both treated groups had lower Lm values and more homogeneity in the lung parenchyma compared to the MEC group: SDI = 7.5 ± 1.9 (Control); 11.3 ± 2.5 (MEC*), 5.8 ± 1.9 (S100); and 6.7 ± 1.7 (S200) (*P < 0.05 versus all the other groups). CONCLUSIONS: Animals treated with surfactant showed significant improvement in pulmonary mechanics and more regularity of the lung parenchyma in comparison to untreated animals. There was no difference in results after treatment with either of the doses used.

A review of squeaking in ceramic total hip prostheses

The occurrence of audible squeaking in some patients with ceramic-on-ceramic (CoC) hip prostheses is a cause for concern. Considering multifactor contributing to this phenomenon, many studies have been conducted over the last decade. Great efforts have been put on understanding the mechanics of the hip squeaking to gain a deep insight into factors resulting in sound emission from hip articulation. Disruption of fluid-film lubrication and friction were reported as main potential causes of hip squeaking, while patient and surgical factors as well as design and material of hip implants were identified as affecting factors. This review article therefore summarised the recent available literature on this subject to provide a platform for future developments. Moreover, high wear rates and ceramic liner fracture as viable consequences of hip squeaking were discussed.

Mechanical analysis of asphalt mixtures produced with waste plastic modified binders

This work compares the viscoelastic properties of an asphalt binder (70/100 pen) modified with different waste plastics and the mechanical properties of the resultant asphalt mixtures. Two different plastic wastes were used, namely recycled HDPE and EVA. Three different polymer modified binders were produced with these plastic wastes: i) 5% HDPE modified binder (P5); ii) 5% EVA modified binder (E5) and; iii) a modified binder with 4% of EVA and 2% HDPE (E4P2). Asphalt mixtures were produced with these modified binders, and their mechanical properties were analysed and compared with a conventional mixture produced with a 30/50 pen bitumen. It was possible to conclude that these recycled polymers are able to improve the mechanical performance of the asphalt mixtures used in road paving.