Multi-scale modeling of the mechanical behavior of polymer-based materials

Polymers have become the reference material for high reliability and performance applications. In this work, a multi-scale approach is proposed to investigate the mechanical properties of polymeric based material under strain. To achieve a better understanding of phenomena occurring at the smaller scales, a coupling of a Finite Element Method (FEM) and Molecular Dynamics (MD) modeling in an iterative procedure was employed, enabling the prediction of the macroscopic constitutive response. As the mechanical response can be related to the local microstructure, which in turn depends on the nano-scale structure, the previous described multi-scale method computes the stress-strain relationship at every analysis point of the macro-structure by detailed modeling of the underlying micro- and meso-scale deformation phenomena. The proposed multi-scale approach can enable prediction of properties at the macroscale while taking into consideration phenomena that occur at the mesoscale, thus offering an increased potential accuracy compared to traditional methods.

Coupling Mechanical and Electrical Behavior in the Multi-scale Simulation of Polymer-based CNT Nanocomposites

A numeric model has been proposed to investigate the mechanical and electrical properties of a polymeric/carbon nanotube (CNT) composite material subjected to a deformation force. The reinforcing phase affects the behavior of the polymeric matrix and depends on the nanofiber aspect ratio and preferential orientation. The simulations show that the mechanical behavior of a computer generated material (CGM) depends on fiber length and initial orientation in the polymeric matrix. It is also shown how the conductivity of the polymer/CNT composite can be calculated for each time step of applied stress, effectively providing the ability to simulate and predict strain-dependent electrical behavior of CNT nanocomposites.

Measuring fund performance using multi-factor models: evidence for the Portuguese market

This paper examines the performance of Portuguese equity funds investing in the domestic and in the European Union market, using several unconditional and conditional multi-factor models. In terms of overall performance, we find that National funds are neutral performers, while European Union funds under-perform the market significantly. These results do not seem to be a consequence of management fees. Overall, our findings are supportive of the robustness of conditional multi-factor models. In fact, Portuguese equity funds seem to be relatively more exposed to smallcaps and more value-oriented. Also, they present strong evidence of time-varying betas and, in the case of the European Union funds, of time-varying alphas too. Finally, in terms of market timing, our tests suggest that mutual fund managers in our sample do not exhibit any market timing abilities. Nevertheless, we find some evidence of timevarying conditional market timing abilities but only at the individual fund level.

Predicting the mechanical behavior of amorphous polymeric materials under strain through multi-scale simulation

Polymeric materials have become the reference material for high reliability and performance applications. However, their performance in service conditions is difficult to predict, due in large part to their inherent complex morphology, which leads to non-linear and anisotropic behavior, highly dependent on the thermomechanical environment under which it is processed. In this work, a multiscale approach is proposed to investigate the mechanical properties of polymeric-based material under strain. To achieve a better understanding of phenomena occurring at the smaller scales, the coupling of a finite element method (FEM) and molecular dynamics (MD) modeling, in an iterative procedure, was employed, enabling the prediction of the macroscopic constitutive response. As the mechanical response can be related to the local microstructure, which in turn depends on the nano-scale structure, this multiscale approach computes the stress-strain relationship at every analysis point of the macro-structure by detailed modeling of the underlying micro- and meso-scale deformation phenomena. The proposed multiscale approach can enable prediction of properties at the macroscale while taking into consideration phenomena that occur at the mesoscale, thus offering an increased potential accuracy compared to traditional methods.

Multi-centre validation of an automatic algorithm for fast 4D myocardial segmentation in cine CMR datasets

Quantitative analysis of cine cardiac magnetic resonance (CMR) images for the assessment of global left ventricular morphology and function remains a routine task in clinical cardiology practice. To date, this process requires user interaction and therefore prolongs the examination (i.e. cost) and introduces observer variability. In this study, we sought to validate the feasibility, accuracy, and time efficiency of a novel framework for automatic quantification of left ventricular global function in a clinical setting.

Algumas técnicas SIG úteis à obtenção de áreas de serviço de conjuntos de pontos

Em estudos de acessibilidade, e não só, são muito úteis um tipo de estruturas que se podem obter a partir de uma rede, eventualmente multi-modal e parametrizável: as chamadas “áreas de serviço”, as quais são constituídas por polígonos, cada qual correspondente a uma zona situada entre um certo intervalo de custo, relativamente a uma certa “feature” (ponto, multiponto, etc.). Pretende-se neste estudo obter, a partir de áreas de serviço relativas a um universo de features, áreas de serviço relativas a subconjuntos dessas features. Estas técnicas envolvem manipulações relativamente complexas de polígonos e podem ser generalizadas para conjuntos de conjuntos e assim sucessivamente. Convém notar que nem sempre se dispõe da rede, podendo dispor-se das referidas estruturas; eventualmente, no caso de áreas de serviço, sob a forma de imagens (raster) a serem convertidas para formato vectorial.

Multi-attribute classification of housing conservation status in urban regeneration actions

Urban regeneration is more and more a “universal issue” and a crucial factor in the new trends of urban planning. It is no longer only an area of study and research; it became part of new urban and housing policies. Urban regeneration involves complex decisions as a consequence of the multiple dimensions of the problems that include special technical requirements, safety concerns, socio-economic, environmental, aesthetic, and political impacts, among others. This multi-dimensional nature of urban regeneration projects and their large capital investments justify the development and use of state-of-the-art decision support methodologies to assist decision makers. This research focuses on the development of a multi-attribute approach for the evaluation of building conservation status in urban regeneration projects, thus supporting decision makers in their analysis of the problem and in the definition of strategies and priorities of intervention. The methods presented can be embedded into a Geographical Information System for visualization of results. A real-world case study was used to test the methodology, whose results are also presented.

Simulador multi-agente para o mercado eléctrico

Esta dissertação, apresenta um simulador multi-agente para o mercado eléctrico. Neste simulador agentes heterogéneos, racionalmente limitados e com capacidade de aprendizagem, co-evoluem dinamicamente. O modelo de mercado apresentado é inspirado no mercado diário do MIBEL. É um modelo Pool, gerido por uma entidade operadora de mercado, onde compradores e vendedores podem licitar energia. No lado vendedor, empresas produtoras licitam a energia das suas unidades produtoras em pares quantidadepre ço. Por outro lado, uma vez que o cenário simulado é um mercado de venda, o comprador apresenta uma procura xa, i.e., submete apenas quantidades de energia. Todas as entidades do mercado eléctrico são vistas no sistema multi-agente, modelado através da plataforma INGENIAS, como agentes autónomos. Pelos resultados obtidos nas experiências feitas, confere-se que o simulador é uma ferramenta de apoio à tomada de decisão, pois ajuda a compreender o comportamento emergente do mercado e avalia o impacto das acções escolhidas, manualmente, pelo utilizador ou, automaticamente, atrav és da aprendizagem por reforço. A aprendizagem por reforço visa facilitar a tomada de decisão humana na venda de energia, licitando a energia das unidades produtoras de forma a maximizar os lucros.

Aplicação de gravação e edição de áudio multi-faixa colaborativa

Os programas de gravação e edição de áudio em ambientes multi-faixa são populares entre os músicos, para desenvolverem o seu trabalho. Estes programas apresentam funcionalidades de gravação e edição, mas não promovem o trabalho colaborativo entre músicos. De forma a colaborar, os vários elementos de uma banda musical têm de se reunir no mesmo local físico. Com este trabalho pretende-se criar uma solução para a colaboração no contexto da gravação e edição de áudio. Tem-se como objectivo o desenvolvimento de uma aplicação distribuída que facilite a gravação e edição de áudio, estando os elementos de cada banda musical em localizações físicas distintas. A aplicação desenvolvida tem funcionalidades de manipulação de áudio, bem como mecanismos para a sincronização do trabalho entre os vários elementos da banda. A manipulação de áudio consiste em reprodução, gravação, codificação e edição de áudio. O áudio é manipulado no formato Microsoft WAV, resultante da digitalização do áudio em Pulse Code Modulation (PCM) e posteriormente codificado em FLAC (Free Lossless Audio Codec) ou MP3 (Mpeg-1 Layer 3) de forma a minimizar a dimensão do ficheiro, diminuindo assim o espaço que ocupa em disco e a largura de banda necessária à sua transmissão pela internet. A edição consiste na aplicação de operações como amplificação, ecos, entre outros. Os elementos da banda instalam no seu computador a aplicação cliente, com interface gráfica onde desenvolvem o seu trabalho. Esta aplicação cliente mantém a lógica de sincronização do trabalho colaborativo, inserindo-se como um dos peers da arquitectura peer-to-peer híbrida da aplicação distribuída. Estes peers comunicam entre si, enviando informação acerca das operações aplicadas e áudio gravado pelos membros da banda.

Increasing availability through maintainability growth using partial Multi Criteria Decision Making (pMCDM)

In the last decades considerations about equipments' availability became an important issue, as well as its dependence on components characteristics such as reliability and maintainability. This is particularly of outstanding importance if one is dealing with high risk industrial equipments, where these factors play an important and fundamental role in risk management when safety or huge economic values are in discussion. As availability is a function of reliability, maintainability, and maintenance support activities, the main goal is to improve one or more of these factors. This paper intends to show how maintainability can influence availability and present a methodology to select the most important attributes for maintainability using a partial Multi Criteria Decision Making (pMCDM). Improvements in maintainability can be analyzed assuming it as a probability related with a restore probability density function [g(t)].

Renormalization-group constraints on Yukawa alignment in multi-Higgs-doublet models

We write down the renormalization-group equations for the Yukawa-coupling matrices in a general multi-Higgs-doublet model. We then assume that the matrices of the Yukawa couplings of the various Higgs doublets to right-handed fermions of fixed quantum numbers are all proportional to each other. We demonstrate that, in the case of the two-Higgs-doublet model, this proportionality is preserved by the renormalization-group running only in the cases of the standard type-I, II, X, and Y models. We furthermore show that a similar result holds even when there are more than two Higgs doublets: the Yukawa-coupling matrices to fermions of a given electric charge remain proportional under the renormalization-group running if and only if there is a basis for the Higgs doublets in which all the fermions of a given electric charge couple to only one Higgs doublet.

Multi-scaled femtosecond laser structuring of stationary titanium surfaces

The evolution of the topography of titanium surfaces treated with femtosecond laser radiation in stationary conditions as a function of radiation fluence and number of laser pulses is investigated. Depending on the processing parameters, ripples, microcolumns, wavy or smooth surfaces can be obtained. The ripples predominate for fluences near the damage threshold of titanium (0.2+/-0.1) J/cm(2), while microcolumns form during the first 200 pulses for fluences between (0.6+/-0.2) and (1.7+/-0.2) J/cm(2). A wavy topography develops for fluences and number of pulses higher than (1.7+/-0.2) J/cm(2) and 300, respectively. A bimodal surface topography consisting of surface ripples overlapping a microcolumnar topography can be obtained if the surfaces are firstly treated to create microcolumns followed by laser treatment with a lower fluence near the ablation threshold of the material, in order to generate periodic ripple

Metodologia para a selecção de funções de maquinagem em sistemas CAD/CAM, para operações de fresagem multi-eixos

O presente trabalho aborda a construção de protótipos utilizando um centro de maquinagem CNC multi-eixos. É feita também uma abordagem ao novo formato que se encontra em desenvolvimento para a transferência de dados entre os softwares de CAD/CAM e os controladores CNC. Este novo formato de dados conhecido por STEP-NC tem como objectivo principal a comunicação directa entre os controladores CNC e os softwares de CAD/CAM, o que actualmente não é possível, uma vez que existe a necessidade de recorrer sempre a um pós-processador de dados para converter as trajectórias de maquinagem criadas pelos softwares de CAD/CAM em linguagem ISO específica para cada controlador CNC. A inovação introduzida com a elaboração deste trabalho consiste na obtenção de protótipos num centro de maquinagem CNC utilizando um único aperto do bruto de maquinagem. Para isso recorreu-se à fixação do bruto de maquinagem directamente à bucha do eixo rotativo (4º Eixo), permitindo assim que este rode quando existe a necessidade de maquinar uma outra face do protótipo, evitando desta forma a criação de novas fixações e a presença de um operador junto da máquina. A utilização deste novo método permite-nos ainda uma grande aproximação entre os centros de maquinagem CNC e as máquinas de prototipagem rápida (por adição de camadas) dado que em ambas se podem obter protótipos sem a intervenção do operador durante a totalidade da sua construção. Os testes práticos foram realizados no Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (ISEL), e a peça utilizada como protótipo para a realização dos ensaios foi facultada por uma empresa especializada na construção de componentes aeronáuticos (LAUAK Portuguesa).

Agrupamento multi-orador

Actualmente tem-se observado um aumento do volume de sinais de fala em diversas aplicações, que reforçam a necessidade de um processamento automático dos ficheiros. No campo do processamento automático destacam-se as aplicações de “diarização de orador”, que permitem catalogar os ficheiros de fala com a identidade de oradores e limites temporais de fala de cada um, através de um processo de segmentação e agrupamento. No contexto de agrupamento, este trabalho visa dar continuidade ao trabalho intitulado “Detecção do Orador”, com o desenvolvimento de um algoritmo de “agrupamento multi-orador” capaz de identificar e agrupar correctamente os oradores, sem conhecimento prévio do número ou da identidade dos oradores presentes no ficheiro de fala. O sistema utiliza os coeficientes “Mel Line Spectrum Frequencies” (MLSF) como característica acústica de fala, uma segmentação de fala baseada na energia e uma estrutura do tipo “Universal Background Model - Gaussian Mixture Model” (UBM-GMM) adaptado com o classificador “Support Vector Machine” (SVM). No trabalho foram analisadas três métricas de discriminação dos modelos SVM e a avaliação dos resultados foi feita através da taxa de erro “Speaker Error Rate” (SER), que quantifica percentualmente o número de segmentos “fala” mal classificados. O algoritmo implementado foi ajustado às características da língua portuguesa através de um corpus com 14 ficheiros de treino e 30 ficheiros de teste. Os ficheiros de treino dos modelos e classificação final, enquanto os ficheiros de foram utilizados para avaliar o desempenho do algoritmo. A interacção com o algoritmo foi dinamizada com a criação de uma interface gráfica que permite receber o ficheiro de teste, processá-lo, listar os resultados ou gerar um vídeo para o utilizador confrontar o sinal de fala com os resultados de classificação.

Environmental exposure to toxicants mixtures from a multi-purpose estuary: perspectives for a biomonitoring study in Portugal

This work was focused on a multi-purpose estuarine environment (river Sado estuary, SW Portugal) around which a number of activities (e.g., fishing, farming, heavy industry, tourism and recreational activities) coexist with urban centres with a total of about 200 000 inhabitants. Based on previous knowledge of the hazardous chemicals within the ecosystem and their potential toxicity to benthic species, this project intended to evaluate the impact of estuarine contaminants on the human and ecosystem health. An integrative methodology based on epidemiological, analytical and biological data and comprising several lines of evidence, namely, human contamination pathways, human health effects, consumption of local produce, estuarine sediments, wells and soils contamination, effects on commercial benthic organisms, and genotoxic potential of sediments, was used. The epidemiological survey confirmed the occurrence of direct and indirect (through food chain) exposure of the local population to estuarine contaminants. Furthermore, the complex mixture of contaminants (e.g., metals, pesticides, polycyclic aromatic hydrocarbons) trapped in the estuary sediments was toxic to human liver cells exposed in vitro, causing cell death, oxidative stress and genotoxic effects that might constitute a risk factor for the development of chronic-degenerative diseases, on the long term. Finally, the integration of data from several endpoints indicated that the estuary is moderately impacted by toxicants that affect also the aquatic biota. Nevertheless, the human health risk can only be correctly assessed through a biomonitoring study including the quantification of contaminants (or metabolites) in biological fluids as well as biomarkers of early biological effects (e.g., biochemical, genetic and omics-based endpoints) and genetic susceptibility in the target population. Data should be supported by a detailed survey to assess the impact of the contaminated seafood and local farm products consumption on human health and, particularly, on metabolic diseases or cancer development.