Modelo numérico mecanobiológico para a obtenção da matriz de rigidez estrutural e da densidade mineral na remodelagem óssea

Neste trabalho é proposto um modelo mecanobiológico de remodelagem óssea para a estimativa de variações, provocadas por perturbações mecânicas ou biológicas, na matriz de rigidez estrutural da escala macroscópica e na densidade mineral em uma região do osso. Na cooperação entre as áreas da saúde e da engenharia, como nos estudos estruturais de biomecânica no sistema esquelético, as propriedades mecânicas dos materiais devem ser conhecidas, entretanto os ossos possuem uma constituição material altamente complexa, dinâmica e variante entre indivíduos. Sua dinâmica decorre dos ciclos de absorção e deposição de matriz óssea na remodelagem óssea, a qual ocorre para manter a integridade estrutural do esqueleto e adaptá-lo aos estímulos do ambiente, sejam eles biológicos, químicos ou mecânicos. Como a remodelagem óssea pode provocar alterações no material do osso, espera-se que suas propriedades mecânicas também sejam alteradas. Na literatura científica há modelos matemáticos que preveem a variação da matriz de rigidez estrutural a partir do estímulo mecânico, porém somente os modelos mais recentes incluíram explicitamente processos biológicos e químicos da remodelagem óssea. A densidade mineral óssea é um importante parâmetro utilizado no diagnóstico de doenças ósseas na área médica. Desse modo, para a obtenção da variação da rigidez estrutural e da densidade mineral óssea, propõe-se um modelo numérico mecanobiológico composto por cinco submodelos: da dinâmica da população de células ósseas, da resposta das células ao estímulo mecânico, da porosidade óssea, da densidade mineral óssea e, baseado na Lei de Voigt para materiais compósitos, da rigidez estrutural. Os valores das constantes das equações dos submodelos foram obtidos de literatura. Para a solução das equações do modelo, propõe-se uma implementação numérica e computacional escrita em linguagem C. O método de Runge-Kutta-Dorman-Prince, cuja vantagem consiste no uso de um passo de solução variável, é utilizado no modelo para controlar o erro numérico do resultado do sistema de equações diferenciais. Foi realizada uma avaliação comparativa entre os resultados obtidos com o modelo proposto e os da literatura dos modelos de remodelagem óssea recentes. Conclui-se que o modelo e a implementação propostos são capazes de obter variações da matriz de rigidez estrutural macroscópica e da densidade mineral óssea decorrentes da perturbação nos parâmetros mecânicos ou biológicos do processo de remodelagem óssea.

Um método de linearização local com passo adaptativo para solução numérica de equações diferenciais estocásticas com ruído aditivo

Neste trabalho apresentamos um novo método numérico com passo adaptativo baseado na abordagem de linearização local, para a integração de equações diferenciais estocásticas com ruído aditivo. Propomos, também, um esquema computacional que permite a implementação eficiente deste método, adaptando adequadamente o algorítimo de Padé com a estratégia “scaling-squaring” para o cálculo das exponenciais de matrizes envolvidas. Antes de introduzirmos a construção deste método, apresentaremos de forma breve o que são equações diferenciais estocásticas, a matemática que as fundamenta, a sua relevância para a modelagem dos mais diversos fenômenos, e a importância da utilização de métodos numéricos para avaliar tais equações. Também é feito um breve estudo sobre estabilidade numérica. Com isto, pretendemos introduzir as bases necessárias para a construção do novo método/esquema. Ao final, vários experimentos numéricos são realizados para mostrar, de forma prática, a eficácia do método proposto, e compará-lo com outros métodos usualmente utilizados.

Contrato típico de concessão comercial : sugestão de inserção de cláusula escalonada de mediação e arbitragem nas convenções de marca para solução de conflitos entre concessionários : um passo adiante nas disputas dos distribuidores

A partir de uma visão contemporânea do contrato o trabalho procurou, (i) reconstruir o marco teórico sobre qual se funda o contrato de concessão comercial no Brasil, registrando uma nota histórica sobre a criação da Lei nº 6.729/1979; (ii) avaliar a validade da lei estudada sob o enfoque do regime constitucional vigente; (iii) analisar o regime jurídico das convenções de marca previstas na lei e a utilização dessas convenções como mecanismos de incentivo de atuação dos concessionários dentro de suas respectivas áreas operacionais, conceituando-as; (iv) sugerir mecanismos de solução de conflitos decorrentes da atuação, pelos concessionários, fora de sua respectiva área operacional, especialmente a cláusula de mediação e arbitragem

Avaliação dos algoritmos de Picard-Krylov e Newton-Krylov na solução da equação de Richards

A engenharia geotécnica é uma das grandes áreas da engenharia civil que estuda a interação entre as construções realizadas pelo homem ou de fenômenos naturais com o ambiente geológico, que na grande maioria das vezes trata-se de solos parcialmente saturados. Neste sentido, o desempenho de obras como estabilização, contenção de barragens, muros de contenção, fundações e estradas estão condicionados a uma correta predição do fluxo de água no interior dos solos. Porém, como a área das regiões a serem estudas com relação à predição do fluxo de água são comumente da ordem de quilômetros quadrados, as soluções dos modelos matemáticos exigem malhas computacionais de grandes proporções, ocasionando sérias limitações associadas aos requisitos de memória computacional e tempo de processamento. A fim de contornar estas limitações, métodos numéricos eficientes devem ser empregados na solução do problema em análise. Portanto, métodos iterativos para solução de sistemas não lineares e lineares esparsos de grande porte devem ser utilizados neste tipo de aplicação. Em suma, visto a relevância do tema, esta pesquisa aproximou uma solução para a equação diferencial parcial de Richards pelo método dos volumes finitos em duas dimensões, empregando o método de Picard e Newton com maior eficiência computacional. Para tanto, foram utilizadas técnicas iterativas de resolução de sistemas lineares baseados no espaço de Krylov com matrizes pré-condicionadoras com a biblioteca numérica Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation (PETSc). Os resultados indicam que quando se resolve a equação de Richards considerando-se o método de PICARD-KRYLOV, não importando o modelo de avaliação do solo, a melhor combinação para resolução dos sistemas lineares é o método dos gradientes biconjugados estabilizado mais o pré-condicionador SOR. Por outro lado, quando se utiliza as equações de van Genuchten deve ser optar pela combinação do método dos gradientes conjugados em conjunto com pré-condicionador SOR. Quando se adota o método de NEWTON-KRYLOV, o método gradientes biconjugados estabilizado é o mais eficiente na resolução do sistema linear do passo de Newton, com relação ao pré-condicionador deve-se dar preferência ao bloco Jacobi. Por fim, há evidências que apontam que o método PICARD-KRYLOV pode ser mais vantajoso que o método de NEWTON-KRYLOV, quando empregados na resolução da equação diferencial parcial de Richards.

Análise citológica de cultivares tolerantes e sensíveis de trigo (Triticum aestivum L. em Thell) em resposta à presença de alumínio em solução.

2005

Aplicando métodos de solução de problemas em tarefas de interpretação de rochas

A Engenharia de Conhecimento (Knowledge Engineering - KE) atual considera o desenvolvimento de Sistemas Baseados em Conhecimento (Knowledge- Based Systems - KBSs) como um processo de modelagem baseado em modelos de conhecimento reusáveis. A noção de Métodos de Solução de Problemas (Problem- Solving Methods - PSMs) desempenha um importante papel neste cenário de pesquisa, pois representa o conhecimento inferencial de KBSs em um formalismo explícito. Não menos importante, PSMs também facilitam a compreensão do processo de raciocínio desenvolvido por humanos. PSMs são descritos em um formalismo abstrato e independente de implementação, facilitando a análise do conhecimento inferencial que muitas vezes é obscurecido em grandes bases de conhecimento. Desta forma, este trabalho discute a noção de PSMs, avaliando os problemas de pesquisa envolvidos no processo de desenvolvimento e especificação de um método, como também analisando as possibilidades de aplicação de PSMs. O trabalho apresenta a descrição e análise de um estudo de caso sobre o processo de desenvolvimento, especificação e aplicação de um PSM Interpretação de Rochas. As tarefas de interpretação de rochas são desenvolvidas por petrógrafos especialistas e correspondem a um importante passo na caracterização de rochasreservatório de petróleo e definição de técnicas de exploração, permitindo que companhias de petróleo reduzam custos de exploração normalmente muito elevados. Para suportar o desenvolvimento de KBSs neste domínio de aplicação, foram desenvolvidos dois PSMs novos: o PSM Interpretação de Rochas e o PSM Interpretação de Ambientes Diagenéticos. Tais métodos foram especificados a partir de uma análise da perícia em Petrografia Sedimentar, como também a partir de modelos de conhecimento e dados desenvolvidos durante o projeto PetroGrapher. O PSM Interpretação de Rochas e o PSM Interpretação de Ambientes Diagenéticos são especificados conceitualmente em termos de competência, especificação operacional e requisitos/suposições. Tais definições detalham os componentes centrais de um esquema de raciocínio para interpretação de rochas. Este esquema é empregado como um modelo de compreensão e análise do processo de raciocínio requerido para orientar o desenvolvimento de uma arquitetura de raciocínio para interpretação de rochas. Esta arquitetura é descrita em termos de requisitos de armazenamento e manipulação de dados e conhecimento, permitindo projetar e construir um algoritmo de inferência simbólico para uma aplicação de bancos de dados inteligentes denominada PetroGrapher.

Análise do perfil dos clientes de academias de ginástica : o primeiro passo para o planejamento estratégico

Neste estudo, buscou-se identificar as motivações humanas para a prática de atividade física, a fim de compreender os motivos de aderência e permanência dos indivíduos nas academias de ginástica, e a partir disso, contribuir para criar a base de uma estratégia de marketing voltada à fidelização de clientes de academias. Como metodologia, adotou-se a pesquisa descritiva como forma de aplicar conhecimentos na direção da solução de um problema específico, composto de duas etapas distintas: a primeira qualitativa (com caráter exploratório) e a segunda quantitativa (através da estruturação, aplicação de um questionário, para verificar e mensurar o comportamento dos consumidores de academias de ginástica). A partir da coleta, tabulação e análise dos resultados obtidos sobre a motivação dos clientes de academias, foi possível criar orientações para o planejamento estratégico voltado à fidelização dos clientes de academias de ginástica.

Avaliação de variáveis fisiológicas em porta-enxertos de videira cultivados em solução nutritiva com a adição de alumínio

Realizou-se este experimento com o objetivo de avaliar a resposta dos porta-enxertos de videira IAC 313 Tropical e IAC 572 Jales a diferentes níveis de alumínio em solução nutritiva. A condução do experimento foi realizada em condições de casa-de-vegetação do Departamento de Produção Vegetal/Área de Horticultura, da Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP/Botucatu. Utilizaram-se cinco níveis de alumínio, a saber: 0, 10, 20, 30 e 40 mg L-1. Após a aplicação dos tratamentos, realizaram-se coletas a cada 15 dias para obtenção das variáveis fisiológicas. O delineamento experimental adotado foi o de parcelas subdivididas, inteiramente casualizado e com 3 repetições. Avaliaram-se as variáveis: taxa de crescimento absoluto e relativo, razão de massa foliar e relação parte aérea/raízes. Concluiu-se que o porta-enxerto IAC 572 Jales, quando submetido ao nível de 10mg Al L-1 na solução, apresentou maior taxa de crescimento absoluto e relativo, e maior redistribuição de massa seca das folhas para o restante da planta, ao passo que o porta-enxerto IAC 313 Tropical, quando submetido a esse nível de alumínio, apresentou um decréscimo acentuado nessas variáveis.

Esquemas alternativos para o passo de parametrização do método da continuação baseados em parâmetros físicos

O método de fluxo de carga convencional é considerado inadequado para se obter o ponto de máximo carregamento (PMC) de sistemas de potência, devido à singularidade da matriz Jacobiana neste ponto. Os métodos da continuação são ferramentas eficientes para a solução deste tipo de problema, visto que técnicas de parametrização podem ser utilizadas para evitar a singularidade da matriz Jacobiana. Neste trabalho, novas opções para a etapa de parametrização do método da continuação são apresentadas. Mostra-se que variáveis com claro significado físico podem ser utilizadas na etapa de parametrização. As seguintes variáveis foram testadas: perda total de potência ativa e reativa, potência ativa e reativa na barra de referência, potência reativa das barras de geração, e as perdas de potência ativa e reativa nas linhas de transmissão (LT). Além de facilitar a implementação computacional do método de continuação, as técnicas de parametrização apresentadas simplificam a definição matemática e o entendimento do método por parte de engenheiros de potência, visto que os métodos de continuação existentes na literatura sempre utilizam técnicas de parametrização complexas, e de interpretação puramente geométrica. Resultados obtidos com a nova metodologia para os sistemas testes do IEEE (14, 30, 57 e 118 barras) mostram que as características de convergência do método de fluxo de carga convencional são melhoradas na região do PMC. Além disso, durante o traçado das curvas PV, as diversas técnicas de parametrização podem ser comutadas entre si possibilitando o cálculo de todos os pontos da curva com um número reduzido de iterações. Diversos testes são realizados para proporcionar a comparação do desempenho dos esquemas de parametrização propostos.

Uma investigação da influência do parâmetro de barreira na solução do problema de fluxo de potência ótimo

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEB

Revisão sistemática do efeito do envelhecimento no andar livre e adaptativo

Aging seems to impair the walking. However, it is not clear the effects of aging on walking. The aim of this study was to determine changes in kinematic, kinetic and electromyographic parameters of the free and adaptive gait, in preferred velocity, caused by aging. The initial search strategy was performed to identify all articles that examined the free and adaptive gait. The electronic databases analyzed were: MEDLINE, PubMed, EMBASE, CINAHL, Sports Discus, DARE, PsychInfo, ERIC, AusportMed, AMI, Cochrane and PEDro. Twenty-three articles were reviewed in full. Elderly are slower, with shorter step length and longer double support duration than young adults during free and adaptive gait. Even, they showed higher muscular demands, with redistribution of joint power and torque and decreased force in the propulsion and absorption phases. It was concluded that elderly present altered kinematic, kinetic and electromyographic parameters of free and adaptive gait compared to young adults.

Efeito da tarefa dupla na variabilidade do andar livre e adaptativo de pacientes com demência de Alzheimer

O objetivo do estudo foi analisar o efeito da tarefa dupla na variabilidade do andar livre e adaptativo em pacientes com demência de Alzheimer. Foram avaliados 30 indivíduos de ambos os sexos. Os participantes realizaram 5 tentativas para cada condição de andar (livre e adaptativo, com tarefa dupla e sem tarefa dupla), totalizando 20 tentativas.As variáveis espaço-temporais foram coletadas através de um sistema optoeletrônico. Para o andar livre foram considerados os cinco passos centrais da passarela. Para o andar adaptativo foram considerados os três passos anteriores ao obstáculo, o passo de ultrapassagem e o primeiro passo após a ultrapassagem. Os valores do desvio-padrão de cada variável de cada indivíduo nas 5 tentativas para cada condição de andar foram utilizados para calcular a variabilidade dos seguintes parâmetros: comprimento, largura, duração da fase de suporte simples e de duplo suporte, e velocidade de cada passo. Para verificar as diferenças entre as condições experimentais, foram empregadas ANOVAs, com medidas repetidas para a condição experimental. Os resultados indicaram que a tarefa dupla teve pouco efeito na variabilidade do andar livre de pacientes com DA. As variações ocorreram com maior frequência quando a tarefa dupla foi exigida concomitante com o obstáculo, deixando claro que os efeitos da doença influenciam no planejamento da ação. Conclui-se que a tarefa executiva de contagem regressiva não exerceu influência nas variáveis da marcha livre e que o andar adaptativo com contagem apresentou resultados com maior variabilidade, sendo mais desafiador e exigindo maiores ajustes dos pacientes

Comparação do efeito da fadiga muscular no andar livre e adaptativo entre adultos jovens e idosos

A fadiga muscular é definida como uma falha no sistema neuromuscular na capacidade de gerar uma força requerida ou esperada. Quanto maior a idade do indivíduo, maior é a probabilidade de chegar à fadiga, aumentando o risco de quedas. Dessa forma, a fadiga pode influenciar no andar dos indivíduos, causando prejuízos no controle postural e podendo causar lesões músculo-esqueléticas A partir dos estudos realizados, percebe-se que a fadiga muscular pode prejudicar o desempenho do andar, sendo ele adaptativo ou não. O objetivo do estudo foi analisar e comparar a influência da fadiga muscular sobre os parâmetros cinemáticos do andar livre e adaptativo entre adultos jovens e idosos. Participaram do estudo 20 indivíduos, distribuídos em dois grupos etários: Adulto Jovem - 20 a 40 anos; e Idoso - a partir de 60 anos. Os participantes realizaram o andar livre e adaptativo percorrendo uma distância retilínea de 8 metros sobre um carpete de borracha com 1,4m de largura. Foram realizadas 6 tentativas para cada condição experimental. Para a coleta dos dados cinemáticos dos ciclos do andar definidos foi utilizado um sistema tridimensional (3D) optoeletrônico de análise do movimento (OPTOTRAK Certus – 3D Motion Measurement System, NDI), com precisão de 0,1 mm, posicionado no plano frontal, face anterior, ao movimento do participante, com frequência de 100 Hz. A indução a fadiga será através da tarefa de sentar e levantar. Para a comparação entre os dois grupos foram analisados as seguintes variáveis espaciais e temporais do andar livre e adaptativo: comprimento de cada passo, largura de cada passo, velocidade média do andar, distância horizontal pé-obstáculo antes da ultrapassagem, distância horizontal depois do obstáculo e distância vertical péobstáculo. Estas variáveis foram analisadas durante o ciclo do andar antes e após fadiga muscular.

Estrutura genética de populações de Rhizoctonia oryzae-sativae do arroz em São Paulo, Brasil, e em meta, Colômbia, e potencial adaptativo do patógeno à Urochloa spp

Pós-graduação em Agronomia - FEIS

Modelagem numérica do escoamento em válvulas de compressores alternativos pelo método da fronteira imersa com refinamento adaptativo

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS