Integral Piezoactuator System with Optimum Placement of Functionally Graded Material - A Topology Optimization Paradigm

Piezoactuators consist of compliant mechanisms actuated by two or more piezoceramic devices. During the assembling process, such flexible structures are usually bonded to the piezoceramics. The thin bonding layer(s) between the compliant mechanism and the piezoceramic may induce undesirable behavior, including unusual interfacial nonlinearities. This constitutes a drawback of piezoelectric actuators and, in some applications, such as those associated to vibration control and structural health monitoring (e. g., aircraft industry), their use may become either unfeasible or at least limited. A possible solution to this standing problem can be achieved through the functionally graded material concept and consists of developing `integral piezoactuators`, that is those with no bonding layer(s) and whose performance can be improved by tailoring their structural topology and material gradation. Thus, a topology optimization formulation is developed, which allows simultaneous distribution of void and functionally graded piezoelectric materials (including both piezo and non-piezoelectric materials) in the design domain in order to achieve certain specified actuation movements. Two concurrent design problems are considered, that is the optimum design of the piezoceramic property gradation, and the design of the functionally graded structural topology. Two-dimensional piezoactuator designs are investigated because the applications of interest consist of planar devices. Moreover, material gradation is considered in only one direction in order to account for manufacturability issues. To broaden the range of such devices in the field of smart structures, the design of integral Moonie-type functionally graded piezoactuators is provided according to specified performance requirements.

Calculation of line integrals in boundary integral methods

We propose quadrature rules for the approximation of line integrals possessing logarithmic singularities and show their convergence. In some instances a superconvergence rate is demonstrated.

A finite integral transform technique for solving the diffusion-reaction equation with Michaelis-Menten kinetics

An approximate analytical technique employing a finite integral transform is developed to solve the reaction diffusion problem with Michaelis-Menten kinetics in a solid of general shape. A simple infinite series solution for the substrate concentration is obtained as a function of the Thiele modulus, modified Sherwood number, and Michaelis constant. An iteration scheme is developed to bring the approximate solution closer to the exact solution. Comparison with the known exact solutions for slab geometry (quadrature) and numerically exact solutions for spherical geometry (orthogonal collocation) shows excellent agreement for all values of the Thiele modulus and Michaelis constant.

Is the irritable bladder associated with anterior compartment relaxation? A critical look at the 'integral theory of pelvic floor dysfunction'

The 'integral theory of pelvic floor dysfunction', first proposed by Petros and Ulmsten in 1990, claims that anterior vaginal wall relaxation is associated with symptoms of urgency, frequency, nocturia and urge incontinence. A retrospective study was designed to test this hypothesis. Imaging data and urodynamic reports from 272 women suffering from symptoms of lower urinary tract dysfunction were evaluated. Opening of the retrovesical angle, bladder neck descent, urethral rotation and descent of a cystocele during Valsalva were used to quantify anterior vaginal wall laxity None of the tested parameters were associated with symptoms and signs of detrusor overactivity. On the contrary, patients with higher grades of urethral and bladder descent were less likely to suffer from nocturia and urge incontinence and were less likely to leave sensory urgency and detrusor instability diagnosed on urodynamic testing. The findings of this study therefore do not support this hypothesis of the 'integral theory'.

Theory and applications of fuzzy Volterra integral equations

Formulations of fuzzy integral equations in terms of the Aumann integral do not reflect the behavior of corresponding crisp models. Consequently, they are ill-adapted to describe physical phenomena, even when vagueness and uncertainty are present. A similar situation for fuzzy ODEs has been obviated by interpretation in terms of families of differential inclusions. The paper extends this formalism to fuzzy integral equations and shows that the resulting solution sets and attainability sets are fuzzy and far better descriptions of uncertain models involving integral equations. The investigation is restricted to Volterra type equations with mildly restrictive conditions, but the methods are capable of extensive generalization to other types and more general assumptions. The results are illustrated by integral equations relating to control models with fuzzy uncertainties.

Educação infantil em jornada de tempo integral : dilemas e perspectivas

Vania Carvalho de Araújo (Org.)

Estudantes público-alvo da educação especial na educação em tempo integral : um estudo em Vitória-ES

Este estudo tem como tema “Estudantes Público-Alvo da Educação Especial na Educação em Tempo Integral no Município de Vitoria-ES”. Seu objetivo geral foi investigar os modos de atendimento aos estudantes público-alvo da Educação Especial do Programa Educação em Tempo Integral – Educação Ampliada, oferecido pelo ensino público municipal nas Escolas de Ensino Fundamental (EMEFs) do município de Vitória, pela fala dos gestores e executores do programa. Seus objetivos específicos foram compreender a configuração da proposta de Educação em Tempo Integral – Educação Ampliada no município de Vitória-ES; caracterizar o conjunto de estudantes público-alvo da Educação Especial participantes do Programa Educação em Tempo Integral – Educação Ampliada no município; compreender os sentidos e significados da inclusão de estudantes público-alvo da Educação Especial no Programa Educação em Tempo Integral – Educação Ampliada no município de Vitória-ES. Trata-se de pesquisa qualitativa, cuja metodologia envolveu revisão de literatura e estudo de caso. O instrumento de pesquisa foi uma entrevista semiestruturada, por permitir explorar mais amplamente as abordagens e proporcionar aos entrevistados maior liberdade para emitir as suas opiniões. Os sujeitos da pesquisa foram os gestores responsáveis pelo desenvolvimento do Programa Educação em Tempo Integral – Educação Ampliada da Secretaria Municipal de Educação do município de Vitória (Seme) e a equipe de uma das EMEFs que compôs o grupo focal, profissionais diretamente envolvidos no exercício das práticas pedagógicas com os estudantes matriculados no Programa da Unidade de Ensino. Os resultados das análises da pesquisa foi que a Educação em Tempo Integral – Educação Ampliada é uma realidade no município de Vitória-ES, desde a sua implantação em 1989. O programa atende hoje a 3.203 estudantes. Desse total, apenas 35, ou seja, 1,9%, compõem o público-alvo da Educação Especial atendido pelo programa em foco. A análise das informações documentais, os relatos dos gestores que se revezaram desde a implantação do Peti e as entrevistas com os sujeitos desta pesquisa revelaram que a educação em tempo integral se processa no município de Vitória de forma lenta e descontínua, especialmente por ocasião do revezamento entre uma administração e outra, quando muda a gestão política.

Eigenvalue computations in the context of data-sparse approximations of integral operators

In this work, we consider the numerical solution of a large eigenvalue problem resulting from a finite rank discretization of an integral operator. We are interested in computing a few eigenpairs, with an iterative method, so a matrix representation that allows for fast matrix-vector products is required. Hierarchical matrices are appropriate for this setting, and also provide cheap LU decompositions required in the spectral transformation technique. We illustrate the use of freely available software tools to address the problem, in particular SLEPc for the eigensolvers and HLib for the construction of H-matrices. The numerical tests are performed using an astrophysics application. Results show the benefits of the data-sparse representation compared to standard storage schemes, in terms of computational cost as well as memory requirements.

Error bounds for low-rank approximations of the first exponential integral kernel

A hierarchical matrix is an efficient data-sparse representation of a matrix, especially useful for large dimensional problems. It consists of low-rank subblocks leading to low memory requirements as well as inexpensive computational costs. In this work, we discuss the use of the hierarchical matrix technique in the numerical solution of a large scale eigenvalue problem arising from a finite rank discretization of an integral operator. The operator is of convolution type, it is defined through the first exponential-integral function and, hence, it is weakly singular. We develop analytical expressions for the approximate degenerate kernels and deduce error upper bounds for these approximations. Some computational results illustrating the efficiency and robustness of the approach are presented.

Programa de tratamento integral de pacientes crônicos do Hospital de Clinicas da Universidade do Estado do Rio de Janeiro: I - Etapa diagnóstica

O estudo sobre redundância de hospitalização, baseado no conceito de dependência aos cuidados de enfermagem, evidenciou que, em 99 pacientes que permaneceram 25 ou mais dias internados, foram redundantes em algum momento da internação, representando um desperdício de 1094 leitos-dia (30,17% do total de leitos-dia consumidos por este grupo de pacientes) . Estudou-se, também, um grupo de 102 pacientes com acompanhados durante uma semana, identificando-se 60 pacientes (59%) com hospitalização desnecessária. Não se verificou diferenças estatisticamente significativas entre os grupos de pacientes redundantes e não redundantes em relação às variáveis sócio-demográficas estudadas. As condições que contribuíram com maior número de dias de redundância foram neoplasias, doenças do aparelho respiratório (pneumopatia complicada e doença pulmonar obstrutiva crônica), fraturas, hipertensão arterial com ou sem insuficiência cardíaca, acidente vascular cerebral e cirrose hepática. Face a magnitude do desperdício de recursos decorrentes da hospitalização desnecessária e riscos para o paciente da permanência prolongada no hospital, é recomendada a implantação de programas experimentais para tratamento domiciliar de pacientes crônicos.

Transformações de um ambulatório de medicina integral com vistas a um programa de atenção médica primária: a experiência do Hospital de Clínicas da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Brasil

Após breve discussão de aspectos da assistência médica ambulatorial, são apresentadas as propostas de reorganização dos serviços ambulatoriais do Hospital de Clínicas da Universidade do Estado do Rio de Janeiro com vistas ao estabelecimento de um programa de medicina integral. Também são apresentados os dados de uma pesquisa sobre padrões de utilização do ambulatório. Alguns aspectos docentes do programa são discutidos.

Centros de Educação e Alimentação do Pré-Escolar: solução alternativa de atendimento integral ao pré-escolar

São resumidas as bases filosóficas e operacionais do programa de Educação e Alimentação do Pré-Escolar (CEAPE), que inclui: a educação e a participação ativa da mãe do pré-escolar; a promoção do treinamento de multiplicadores locais da ação programada; a avaliação da eficiência e da eficácia do programa por meio de indicadores pré-testados. São evidenciadas as vantagens do programa, a saber: é econômico porque usa a infra-estrutura local, utiliza a cooperação das mães dos pré-escolares e a supervisão do pessoal ligado ao ensino; é eficiente porque oferece e amplia o atendimento aos pré-escolares; é eficaz porque propicia realmente melhor desenvolvimento integral da criança; é preventivo porque melhora as condições físicas e de aprendizado do pré-escolar; é comunitário porque por meio da "mãe" envolve a comunidade onde a criança vive.

Pensar uma saúde integral a partir de uma prática teatral em comunidades: o teatro como território da experiência

Esta investigação debruça-se sobre dois universos: o do Teatro e Comunidade e o da Saúde a fim de refletir sobre uma interação entre essas duas áreas de conhecimento. O trabalho dedica-se à reflexão do conceito de comunidade a partir da análise de três “S” propostos pelo filósofo Agostinho da Silva: Sustento, Saber e Saúde. Para tanto, o estudo faz um contraponto entre o Saber e a Ciência sob a ótica do conhecimento cartesiano e o Saber adquirido a partir da experiência, das narrativas. Defende o Saber libertador enquanto possibilidade de autonomia dos sujeitos. O indivíduo, então protagonista de sua própria vida, passa a ter um melhor conhecimento sobre saúde, na visão integral da mesma, promovendo-a, consequentemente. Para fundamentar tal argumento, esse trabalho analisa os conceitos da promoção da saúde e da saúde integral, abordando aspectos históricos da medicina preventiva, sanitarista e analisando práticas da educação em saúde. Como possibilidade para se chegar a esse Saber e à Saúde Integral, o estudo propõe a linguagem teatral como uma alternativa. O binômio saúde e arte, portanto, encontra na conceituação de Teatro e Comunidade o campo de conhecimento que mais fundamenta essa interação. O estudo se propõe a contextualizar o surgimento e as práticas desse teatro e a analisar quatro grupos que têm esse binômio como premissa comum. Por fim, o trabalho levanta as características fundamentais de uma prática teatral nessa linha, a fim de promover o teatro como uma alternativa para se pensar a arte como saúde.

A Pitch Control Malfunction Analysis for Wind Turbines with Permanent Magnet Synchronous Generator and Full-power Converters: Proportional Integral Versus Fractional-order Controllers

A transient analysis for two full-power converter wind turbines equipped with a permanent magnet synchronous generator is studied in this article, taking into consideration, as a new contribution to earlier studies, a pitch control malfunction. The two full-power converters considered are, respectively, a two-level and a multi-level converter. Moreover, a novel control strategy based on fractional-order controllers for wind turbines is studied. Simulation results are presented; conclusions are in favor of the novel control strategy, improving the quality of the energy injected into the electric grid.