Efficient PGD-based dynamic calculation of non-linear soil behavior

Non-linear behavior of soils during a seismic event has a predominant role in current site response analysis. Soil response analysis consistently indicates that the stress-strain relationship of soils is nonlinear and shows hysteresis. When focusing in forced response simulations, time integrations based on modal analysis are widely considered, however parametric analysis, non-linear behavior and complex damping functions make difficult the online use of standard discretization strategies, e.g. those based on the use of finite element. In this paper we propose a new harmonic analysis formulation, able to address forced response simulation of soils exhibiting their characteristic nonlinear behavior. The solution can be evaluated in real-time from the offline construction of a parametric solution of the associated linearized problem within the Proper Generalized Decomposition framework.

Análise estática não linear de um edifício em betão armado

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Structure and viscoelastic behavior of pharmaceutical biocompatible anionic microemulsions containing the antitumoral drug compound doxorubicin

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Non-linear analysis of reinforced concrete plates by the boundary element method and continuum damage mechanics

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Model updating of the non-linear vibrating structures through Volterra series and proper orthogonal decomposition

Classical procedures for model updating in non-linear mechanical systems based on vibration data can fail because the common linear metrics are not sensitive for non-linear behavior caused by gaps, backlash, bolts, joints, materials, etc. Several strategies were proposed in the literature in order to allow a correct representative model of non-linear structures. The present paper evaluates the performance of two approaches based on different objective functions. The first one is a time domain methodology based on the proper orthogonal decomposition constructed from the output time histories. The second approach uses objective functions with multiples convolutions described by the first and second order discrete-time Volterra kernels. In order to discuss the results, a benchmark of a clamped-clamped beam with an pre-applied static load is simulated and updated using proper orthogonal decomposition and Volterra Series. The comparisons and discussions of the results show the practical applicability and drawbacks of both approaches.

Caracterização reológica das diferentes fases de extrato de inulina de raízes de chicória, obtidas por abaixamento de temperatura

Inulin is a functional food ingredient, generally employed as sugar or fat substitute in food systems. This ingredient can be found in several vegetal products, including chicory roots. As the solubility of inulin is susceptible to temperature changes, the product suffers a fractionalization resulting in two phases when cooled, originating a precipitated phase, more viscose, and a liquid phase, of lesser viscosity. The study of rheological properties of different phases of inulin extract is important for equipment designing, such as mixer and bombs. In this work, rheological behavior at three different temperatures (25; 40 and 50 ºC) was determined for liquid and precipitated phases of inulin liquid extract, extracted from chicory roots by hot water diffusion and cooled at two different temperatures (8 and -10 ºC), suffering phases separation. The precipitated phase was analyzed in two conditions: pure and with the addition of microencapsulating agents (maltodextrin and hydrolized starch). All of them presented a linear behavior, similar to that of the Plastics of Bingham. Some of them, however, were not an adequate fit to this model.

Comparison of some theoretical models for fittings of the temperature dependence of the fundamental energy gap in GaAs

In this work we report on a comparison of some theoretical models usually used to fit the dependence on temperature of the fundamental energy gap of semiconductor materials. We used in our investigations the theoretical models of Viña, Pässler-p and Pässler-ρ to fit several sets of experimental data, available in the literature for the energy gap of GaAs in the temperature range from 12 to 974 K. Performing several fittings for different values of the upper limit of the analyzed temperature range (Tmax), we were able to follow in a systematic way the evolution of the fitting parameters up to the limit of high temperatures and make a comparison between the zero-point values obtained from the different models by extrapolating the linear dependence of the gaps at high T to T = 0 K and that determined by the dependence of the gap on isotope mass. Using experimental data measured by absorption spectroscopy, we observed the non-linear behavior of Eg(T) of GaAs for T > ΘD.

Data collapse, scaling functions, and analytical solutions of generalized growth models

We consider a nontrivial one-species population dynamics model with finite and infinite carrying capacities. Time-dependent intrinsic and extrinsic growth rates are considered in these models. Through the model per capita growth rate we obtain a heuristic general procedure to generate scaling functions to collapse data into a simple linear behavior even if an extrinsic growth rate is included. With this data collapse, all the models studied become independent from the parameters and initial condition. Analytical solutions are found when time-dependent coefficients are considered. These solutions allow us to perceive nontrivial transitions between species extinction and survival and to calculate the transition's critical exponents. Considering an extrinsic growth rate as a cancer treatment, we show that the relevant quantity depends not only on the intensity of the treatment, but also on when the cancerous cell growth is maximum.

Multifractal regime transition in a modified minority game model

The search for more realistic modeling of financial time series reveals several stylized facts of real markets. In this work we focus on the multifractal properties found in price and index signals. Although the usual minority game (MG) models do not exhibit multifractality, we study here one of its variants that does. We show that the nonsynchronous MG models in the nonergodic phase is multifractal and in this sense, together with other stylized facts, constitute a better modeling tool. Using the structure function (SF) approach we detected the stationary and the scaling range of the time series generated by the MG model and, from the linear (non-linear) behavior of the SF we identified the fractal (multifractal) regimes. Finally, using the wavelet transform modulus maxima (WTMM) technique we obtained its multifractal spectrum width for different dynamical regimes. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Characterization of the Biocompatible Magnetic Colloid on the Basis of Fe(3)O(4) Nanoparticles Coated with Dextran, Used as Contrast Agent in Magnetic Resonance Imaging

The magnetic resonance imaging contrast agent, the so-called Endorem (TM) colloidal suspension on the basis of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (mean diameter of 5.5 nm) coated with dextran, were characterized on the basis of several measurement techniques to determine the parameters of their most important physical and chemical properties. It is assumed that each nanoparticle is consisted of Fe(3)O(4) monodomain and it was observed that its oxidation to gamma-Fe(2)O(3) occurs at 253.1 degrees C. The Mossbauer spectroscopy have shown a superparamagnetic behavior of the magnetic nanoparticles. The Magnetic Resonance results show an increase of the relaxation times T(1), T(2), and T(2)* with decreasing concentration of iron oxide nanoparticles. The relaxation effects of SPIONs contrast agents are influenced by their local concentration as well as the applied field strength and the environment in which these agents interact with surrounding protons. The proton relaxation rates presented a linear behavior with concentration. The measured values of thermooptic coefficient partial derivative n/partial derivative T, thermal conductivity K, optical birefringence Delta n(0), nonlinear refractive index n(2), nonlinear absorption beta` and third-order nonlinear susceptibility vertical bar chi((3))vertical bar are also reported.

Desenvolvimento de um sensor óptico para determinação de Norfloxacina

A presente dissertação descreve o desenvolvimento e a caracterização de sensores ópticos com base em membranas de poli(cloreto de vinilo), PVC, para determinação de Norfloxacina em amostras do sector da aquacultura. Estes sensores basearam-se na reacção colorimétrica entre um metal imobilizado em PVC e a Norfloxacina. O metal foi escolhido com base em ensaios prévios de reacção colorimétrica entre a Norfloxacina e várias espécies metálicas, nomeadamente, Fe(III), Al(III), Pb(II), Aluminon, Mo(II), Mn(II), Ni(II), Cu(II), Co(II), Sn(II) e V(V). A reacção mais intensa foi obtida com o Fe(III). Neste sentido, numa primeira fase foram desenvolvidos sensores baseados em Fe(III). O efeito de alguns parâmetros experimentais na resposta desses sensores foi avaliado de modo univariado. Incluem-se aqui o efeito do pH, avaliado entre 2,00 e 6,00, e o da concentração de Fe(III), variada entre cerca de 1,00x10-5 M e 2,00x10-4 M. Os melhores valores foram obtidos a pH 3, para o qual se verificou um comportamento linear entre cerca de 1,00x10-5 M e 1,70x10-4 M de Fe(III). Utilizando as condições seleccionadas anteriormente, procedeu-se à caracterização do complexo sob ponto de vista químico. Os valores obtidos apontaram para a necessidade de um excesso de Fe(III) de, pelo menos, 10 vezes, no sentido de garantir a máxima extensão de complexação. O complexo referido apresentou, nestas condições, um comportamento linear ao longo do intervalo de concentrações de cerca de 7,00x10-5 M a 7,00x10-4 M em NOR. O complexo formado foi estável ao longo de 90 minutos. As condições óptimas para análise desse complexo numa superfície sólida foram obtidas após avaliação do efeito da quantidade de Fe(III) e do tipo e quantidade de solvente mediador (o-nitrofenil octil éter, di-n-octilftalato, dibutilftalato, bis(etilhexil)sebacato, bis(etilhexil)ftalato). O bis(etilhexil)sebacato foi o solvente mediador escolhido e a relação de quantidade entre o PVC e o solvente mediador foi igual a 1:2. O procedimento de preparação do sensor sólido e subsequente optimização foi aplicado a outras espécies metálicas, para além do Fe(III), tais como, Cu(II), Mn(II) e aluminon. A conjugação de todos estes metais permitiu desenvolver um array de sensores para despistagem de Norfloxacina em águas de aquacultura. Algumas membranas sensoras foram aplicadas com sucesso no controlo de Norfloxacina em amostras de águas ambientais dopadas. Os resultados obtidos com membranas de Fe(III) e Cu(II) foram exactos, tendo-se registado valores de concentração próximos dos reais. O método proposto permitiu, por isso, a despistagem rápida e eficaz da presença de um antibiótico em águas ambientais, permitindo ainda o seu doseamento a um baixo custo. Numa perspectiva de rotina, e tendo em vista a despistagem deste antibiótico, este método revelou-se mais rápido e mais barato do que os demais métodos descritos na literatura para este efeito.

Rapid determination of tartaric acid in wines

A flow-spectrophotometric method is proposed for the routine determination of tartaric acid in wines. The reaction between tartaric acid and vanadate in acetic media is carried out in flowing conditions and the subsequent colored complex is monitored at 475 nm. The stability of the complex and the corresponding formation constant are presented. The effect of wavelength and pH was evaluated by batch experiments. The selected conditions were transposed to a flowinjection analytical system. Optimization of several flow parameters such as reactor lengths, flow-rate and injection volume was carried out. Using optimized conditions, a linear behavior was observed up to 1000 µg mL-1 tartaric acid, with a molar extinction coefficient of 450 L mg-1 cm-1 and ± 1 % repeatability. Sample throughput was 25 samples per hour. The flow-spectrophotometric method was satisfactorily applied to the quantification of tartaric acid (TA) in wines from different sources. Its accuracy was confirmed by statistical comparison to the conventional Rebelein procedure and to a certified analytical method carried out in a routine laboratory.

Sensor electroquímico seletivo para a Norfloxacina

A Norfloxacina (NFX) é um antibiótico antibacteriano indicado para combater bactérias Gram-negativas e amplamente utilizado para o tratamento de infeções no trato respiratório e urinário. Com a necessidade de realizar estudos clínicos e farmacológicos esenvolveram-se métodos de análise rápida e sensitiva para a determinação da Norfloxacina. Neste trabalho foi desenvolvido um novo sensor eletroquímico sensível e seletivo para a deteção da NFX. O sensor foi construído a partir de modificações efetuadas num elétrodo de carbono vítreo. Inicialmente o elétrodo foi modificado com a deposição de uma suspensão de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) de modo a aumentar a sensibilidade de resposta analítica. De seguida um filme polímerico molecularmente impresso (MIP) foi preparado por eletrodeposição, a partir de uma solução contendo pirrol (monómero funcional) e NFX (template). Um elétrodo de controlo não impresso foi também preparado (NIP). Estudouse e caraterizou-se a resposta eletroquímica do sensor para a oxidação da NFX por voltametria de onda quadrada. Foram optimizados diversos parâmetros experimentais, tais como, condições ótimas de polimerização, condições de incubação e condições de extração. O sensor apresenta um comportamento linear entre a intensidade da corrente do pico e o logaritmo da concentração de NFX na gama entre 0,1 e 8μM. Os resultados obtidos apresentam boa precisão, com repetibilidade inferior a 6% e reprodutibilidade inferior a 9%. Foi calculado a partir da curva de calibração um limite de deteção de 0,2 μM O método desenvolvido é seletivo, rápido e de fácil manuseamento. O sensor molecularmente impresso foi aplicado com sucesso na deteção da NFX em amostras de urina real e água.

Desenvolvimento de Anticorpos Plásticos para um Biomarcador do Cancro

O trabalho descrito compreende o desenvolvimento de um anticorpo plástico (MIP, do inglês Molecularly Imprinted Polymer) para o antigénio carcinoembrionário (CEA, do inglês Carcinoembriogenic Antigen) e a sua aplicação na construção de dispositivos portáteis, de tamanho reduzido e de baixo custo, tendo em vista a monitorização deste biomarcador do cancro do colo-retal em contexto Point-of-Care (POC). O anticorpo plástico foi obtido por tecnologia de impressão molecular orientada, baseada em eletropolimerização sobre uma superfície condutora de vidro recoberto por FTO. De uma forma geral, o processo foi iniciado pela electropolimerização de anilina sobre o vidro, seguindo-se a ligação por adsorção do biomarcador (CEA) ao filme de polianilina, com ou sem monómeros carregados positivamente (Cloreto de vinilbenziltrimetilamónio, VB). A última fase consistiu na electropolimerização de o-fenilenodiamina (oPD) sobre a superfície, seguindo-se a remoção da proteína por clivagem de ligações peptídicas, com o auxílio de tripsina. A eficiência da impressão do biomarcador CEA no material polimérico foi controlada pela preparação de um material análogo, NIP (do inglês, Non-Imprinted Polymer), no qual nem a proteína nem o monómero VB estavam presentes. Os materiais obtidos foram caracterizados quimicamente por técnicas de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR, do inglês, Fourier Transform Infrared Spectroscopy) e microscopia confocal de Raman. Os materiais sensores preparados foram entretanto incluídos em membranas poliméricas de Poli(cloreto de vinilo) (PVC) plastificado, para construção de sensores (biomiméticos) seletivos a CEA, tendo-se avaliado a resposta analítica em diferentes meios. Obteve-se uma boa resposta potenciométrica em solução tampão de Ácido 4-(2-hidroxietil)piperazina-1-etanosulfónico (HEPES), a pH 4,4, com uma membrana seletiva baseada em MIP preparada com o monómero carregado VB. O limite de deteção foi menor do que 42 pg/mL, observando-se um comportamento linear (versus o logaritmo da concentração) até 625 pg/mL, com um declive aniónico igual a -61,9 mV/década e r2>0,9974. O comportamento analítico dos sensores biomiméticos foi ainda avaliado em urina, tendo em vista a sua aplicação na análise de CEA em urina. Neste caso, o limite de deteção foi menor do que 38 pg/mL, para uma resposta linear até 625 pg/mL, com um declive de -38,4 mV/década e r2> 0,991. De uma forma geral, a aplicação experimental dos sensores biomiméticos evidenciou respostas exatas, sugerindo que os biossensores desenvolvidos prossigam estudos adicionais tendo em vista a sua aplicação em amostras de indivíduos doentes.

Sol-Gel Chemistry in Biosensing Devices of Electrical Transduction: Application to CEA Cancer Biomarker

Sol-gel chemistry allows the immobilization of organic molecules of biological origin on suibtable solid supports, permitting their integration into biosensing devices widening the possibility of local applications. The present work is an application of this principle, where the link between electrical receptor platform and the antibody acting as biorecognition element is made by sol-gel chemistry. The immunosensor design was targeted for carcinoembryonic antigen (CEA), an important biomarker for screening the colorectal cancer, by electrochemical techniques, namely electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and square wave voltammetry (SVW). The device displayed linear behavior to CEA in EIS and in SWV assays ranging from 0.50 to 1.5ng/mL, and 0.25 to 1.5ng/mL, respectively. The corresponding detection limits were 0.42 and 0.043 ng/mL. Raman spectroscopy was used to characterize the surface modifications on the conductive platform (FTO glass). Overall, simple sol-gel chemistry was effective at the biosensing design and the presented approach can be a potential method for screening CEA in point-of-care, due to the simplicity of fabrication, short response time and low cost. - See more at: http://www.eurekaselect.com/127192/article#sthash.m1AWhINx.dpuf