This work is a numerical and analytical study of wave motion through dynamic materials (DM). This work focuses on showing several results that greatly extend the applicability of the checkerboard focusing effect. First, it is shown that it is possible to simultaneously focus dilatation and shear waves propagating through a linear elastic checkerboard structure. Next, it is shown that the focusing effect found for the original €œperfect€� checkerboard extends to the case of the checkerboard with smooth transitions between materials, this is termed a functionally graded (FG) checkerboard. With the additional assumption of a linear transition region, it is shown that there is a region of existence for limit cycles that takes the shape of a parallelogram in (m,n)-space. Similar to the perfect case, this is termed a €œplateau€� region. This shows that the robustness of the characteristic focusing effect is preserved even when the interfaces between materials are relaxed. Lastly, by using finite volume methods with limiting and adaptive mesh refinement, it is shown that energy accumulation is present for the functionally graded checkerboard as well as for the checkerboard with non-matching wave impedances. The main contribution of this work was to show that the characteristic focusing effect is highly robust and exists even under much more general assumptions than originally made. Furthermore, it provides a tool to assist future material engineers in constructing such structures. To this effect, exact bounds are given regarding how much the original perfect checkerboard structure can be spoiled before losing the expected characteristic focusing behavior.

Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia baseada na aplicação do método dos momentos conjugado à aproximação por diferenças finitas, para análise no domínio do tempo da distribuição de correntes transitórias em meios condutores. O procedimento computacional permite que sejam considerados sistemas de condutores longos, com seção transversal genérica, discretizados em elementos filiformes. Assim, a equação integral que descreve o problema é substituída por uma representação matricial. No caso de meios não homogêneos, o método dos elementos finitos é usado para a obtenção da matriz que permite a solução do problema. Como o método proposto baseia-se na solução passo a passo no tempo, é interessante, para maior eficiência computacional, que as matrizes tenham sua dimensão reduzida, o que pode ser realizado por meio da Transformada Discreta Wavelet, como investigado no trabalho. Também é feita uma análise da estabilidade do procedimento computacional, para verificação das condições de aplicabilidade do mesmo. A validação do procedimento desenvolvido é feita a partir da comparação dos resultados obtidos para problemas com solução já conhecida por meio de medições ou por outros métodos de resolução. São apresentados resultados da aplicação do método proposto a alguns casos de interesse prático, na área de Compatibilidade Eletromagnética, destacando-se a análise do efeito de blindagem e o estudo de crosstalk em um sistema multicondutor. O procedimento desenvolvido ainda pode ser aprimorado com a utilização de elementos com formas mais gerais do que a filiforme proposta, permitindo sua extensão a problemas tridimensionais. Também pode ser estudado o pré-condicionamento da matriz a ser reduzida pela aplicação da Transformada Wavelet, a fim de permitir um melhor desempenho do processo computacional. / In this work, a methodology is developed, based on the application of the moment method associated to a finite difference approximation, for time domain analysis of transient current distribution in conducting media. The computational procedure allows that long conductors with any cross section can be considered, approximated by filamentary elements. Thus, the integral equation that describes the problem is substituted by a matrix representation. In the case of non homogeneous regions, the finite element method is used to obtain the matrix that allows the solution of the problem. As the proposed method works in a time step by step scheme, it is interesting, for increased computational efficiency, to reduce the size of the involved matrices. This can be done by application of the Discrete Wavelet Transform, as investigated in this work. An analysis of the numerical stability of the computational procedure is also done, aiming to establish its applicability conditions. Validation of the numerical procedure developed is done by comparing the results obtained for problems whose solution is known by measurement or by another method. Some problems of practical interest in Electromagnetic Compatibility were solved and the results are presented, concerning particularly shielding effects and multi conductor crosstalk. The developed procedure can be improved employing elements with more general shapes, besides the filamentary ones, allowing the consideration of three dimensional systems. Also, pre conditioning of the matrices before application of the Wavelet Transform can be studied, for a better performance of the method.

Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia baseada na aplicação do método dos momentos conjugado à aproximação por diferenças finitas, para análise no domínio do tempo da distribuição de correntes transitórias em meios condutores. O procedimento computacional permite que sejam considerados sistemas de condutores longos, com seção transversal genérica, discretizados em elementos filiformes. Assim, a equação integral que descreve o problema é substituída por uma representação matricial. No caso de meios não homogêneos, o método dos elementos finitos é usado para a obtenção da matriz que permite a solução do problema. Como o método proposto baseia-se na solução passo a passo no tempo, é interessante, para maior eficiência computacional, que as matrizes tenham sua dimensão reduzida, o que pode ser realizado por meio da Transformada Discreta Wavelet, como investigado no trabalho. Também é feita uma análise da estabilidade do procedimento computacional, para verificação das condições de aplicabilidade do mesmo. A validação do procedimento desenvolvido é feita a partir da comparação dos resultados obtidos para problemas com solução já conhecida por meio de medições ou por outros métodos de resolução. São apresentados resultados da aplicação do método proposto a alguns casos de interesse prático, na área de Compatibilidade Eletromagnética, destacando-se a análise do efeito de blindagem e o estudo de crosstalk em um sistema multicondutor. O procedimento desenvolvido ainda pode ser aprimorado com a utilização de elementos com formas mais gerais do que a filiforme proposta, permitindo sua extensão a problemas tridimensionais. Também pode ser estudado o pré-condicionamento da matriz a ser reduzida pela aplicação da Transformada Wavelet, a fim de permitir um melhor desempenho do processo computacional. / In this work, a methodology is developed, based on the application of the moment method associated to a finite difference approximation, for time domain analysis of transient current distribution in conducting media. The computational procedure allows that long conductors with any cross section can be considered, approximated by filamentary elements. Thus, the integral equation that describes the problem is substituted by a matrix representation. In the case of non homogeneous regions, the finite element method is used to obtain the matrix that allows the solution of the problem. As the proposed method works in a time step by step scheme, it is interesting, for increased computational efficiency, to reduce the size of the involved matrices. This can be done by application of the Discrete Wavelet Transform, as investigated in this work. An analysis of the numerical stability of the computational procedure is also done, aiming to establish its applicability conditions. Validation of the numerical procedure developed is done by comparing the results obtained for problems whose solution is known by measurement or by another method. Some problems of practical interest in Electromagnetic Compatibility were solved and the results are presented, concerning particularly shielding effects and multi conductor crosstalk. The developed procedure can be improved employing elements with more general shapes, besides the filamentary ones, allowing the consideration of three dimensional systems. Also, pre conditioning of the matrices before application of the Wavelet Transform can be studied, for a better performance of the method.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Willian Douglas F Mendonca.pdf: 2130607 bytes, checksum: ef5e681d6a8d26e8c6fe5324e3cf0c03 (MD5) Previous issue date: 2014-07-04 / In this Master's Dissertation is presented the development of a specialized algorithm for planning the expansion of pole networks of distribution systems. The technique used for solution is the Constructive Heuristics that has been used together with mathematical optimization models to solve the problem. However the presented algorithm does not employ a mathematical optimization model, in other words, a model compound of objective function and constraints. So, instead of working with variables, we seek to work with parameters, with the objective of providing greater speed to the research process, simplifying the search process for the final topology always keeping committed to finding a solution of good quality. Despite not having a guarantee that the solution is the global optimum, the solutions obtained by this type of algorithm solutions are almost always of excellent quality and can be used as a starting point for algorithms that use techniques or more complex mathematical models. To assist the Constructive Heuristic Algorithm in the search for the final topology is used a specialized routine for the calculation of AC power flow The methodology used by the subroutine for these calculations is based on the Backward Forward Sweep algorithm. / No presente trabalho é apresentado o desenvolvimento de um algoritmo especializado para o planejamento da expansão de redes aéreas de sistemas de distribuição. A técnica utilizada para solução é a Heurística Construtiva que tem sido utilizada em conjunto com modelos matemáticos de otimização para resolver o problema. No entanto o algoritmo apresentado não emprega um modelo matemático de otimização, em outras palavras, um modelo composto de função objetivo e restrições. Assim, em vez de trabalhar com variáveis, procura-se trabalhar com parâmetros, com o objetivo de proporcionar uma maior velocidade ao processo de pesquisa, simplificando o processo de busca para a topologia final sempre buscando manter o compromisso de encontrar uma solução de boa qualidade. Apesar de não ter a garantia de que a solução seja a ótima global, as soluções obtidas por este tipo de algoritmo são quase sempre soluções de excelente qualidade e podem ser usadas como ponto de partida para os algoritmos que usam técnicas ou modelos matemáticos mais complexos. Para auxiliar o Algoritmo Heurístico Construtivo na busca para a topologia final é usada uma rotina especializada para o cálculo do fluxo de potência CA. A metodologia utilizada pela subrotina para estes cálculos está baseada no algoritmo de varredura Backward Forward Sweep.

A aplicação de nanofluidos em tubos de calor em geral apresenta resultados experimentais satisfatórios em estudos buscando obter uma redução na resistência térmica do tubo de calor. No entanto, os estudos computacionais existentes associando tubos de calor e nanofluidos apresentam resultados conflitantes e carecem de uma discussão mais aprofundada a respeito da validade dos modelos utilizados para a representação computacional do comportamento de um nanofluido em tubo de calor, especialmente utilizando materiais e fluidos não convencionais como nanotubos de carbono ou etilenoglicol. Assim, o presente estudo busca avaliar a exatidão e a precisão obtida em uma série de simulações computacionais utilizando diferentes equações disponíveis na literatura para a modelagem de um nanofluido em um tubo de calor por meio da comparação com dados experimentais da literatura. Esta modelagem utiliza o método dos volumes finitos e permite determinar o efeito da variação dos modelos de propriedades e da concentração volumétrica de um nanofluido nos campos de temperaturas e nas resistências térmicas resultantes das simulações. Os resultados obtidos apresentam concordância com o comportamento esperado do ponto de vista qualitativo, mas falham em representar quantitativamente o comportamento da seção do evaporador dos tubos de calor estudados, apresentando variações máximas entre 1,5% e 23,9% em relação às temperaturas medidas experimentalmente. Isso pode ser justificado pelo fato de que a modelagem do fenômeno de ebulição de um nanofluido é mais complexa do que a modelagem utilizada atualmente em simulações computacionais. Essa consideração possui suporte na literatura e cria possibilidades para pesquisas futuras. / Application of nanofluids in heat pipes usually presents satisfactory experimental results in studies seeking to reduce the thermal resistance of the heat pipe. However, the existing computational studies connecting heat pipes and nanofluids present conflicting results and lack a deeper discussion regarding the validity of the models currently used for the computational representation of the behavior of a nanofluid in a heat pipe, especially using unusual materials and fluids, like carbon nanotubes or ethylene glycol. Thus, the present study seek to analyze the accuracy and the precision obtained in a set of computational simulations using pre-established equations for the modeling of a nanofluid in a heat pipe by using a direct comparison with existing experimental data. This modeling uses the finite volume method and permits to determine the effect of the variation of the properties models and the volume fraction of a nanofluid in the resulting temperature fields and the thermal resistances of the simulations. The obtained results show agreement with the expected behavior qualitatively, but fail to represent the phenomenon quantitatively, presenting maximum variations between 1,5% and 23,9% comparing to the experimentally measured average temperatures. This is justified by the hypothesis that the ebullition phenomenon modeling is more complex than the modeling currently used for computational simulations. This hypothesis is supported by the literature and creates possibilities for future researches.

Mathematical models for plant location problems form an important class of integer and mixed-integer linear programs. The Two-Stage Capacitated Plant Location Problem (TSCPLP), the subject of this thesis, consists of a three level structure: in the first or upper-most level are the production plants, the second or central level contains the distribution depots, and the third level is the customers. The decisions to be made are: the subset of plants and depots to open; the assignment of customers to open depots, and therefore open plants; and the flow of product from the plants to the depots, to satisfy the customers' service or demand requirements at minimum cost. The formulation proposed for the TSCPLP is unique from previous models in the literature because customers can be served from multiple open depots (and plants) and the capacity of both the set of plants and the set of depots is restricted. Surrogate constraints are added to strengthen the bounds from relaxations of the problem. The need for more understanding of the strength of the bounds generated by this procedure for the TSCPLP is evident in the literature. Lagrangian relaxations are chosen based more on ease of solution than the knowledge that a strong bound will result. Lagrangian relaxation has been applied in heuristics and also inserted into branch-and-bound algorithms, providing stronger bounds than traditional linear programming relaxations. The current investigation provides a theoretical and computational analysis of Lagrangian relaxation bounds for the TSCPLP directly. Results are computed through a Lagrangian heuristic and CPLEX. The test problems for the computational analysis cover a range of problem size and strength of capacity constraints. This is achieved by scaling the ratio of total depot capacity to customer demand and the ratio of total plant capacity to total depot capacity on subsets of problem instances. The analysis shows that there are several constraints in the formulation that if dualized in a Lagrangian relaxation provide strong bounds on the optimal solution to the TSCPLP. This research has applications in solution techniques for the TSCPLP and can be extended to some transformations of the TSCPLP. These include the single-source TSCPLP, and the multi-commodity TSCPLP which accommodates for multiple products or services.

FREIRE, José Ednésio da Cruz. Análise in silico da sequência deduzida de Mo-CBP3, uma proteína ligante à quitina de Moringa oleifera LAM. 2013. 116 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by Eric Santiago (erichhcl@gmail.com) on 2016-05-30T12:44:05Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_jecfreire.pdf: 2576370 bytes, checksum: c3841faa82a44a8e3de82ce42c785dc5 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-11T23:29:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_jecfreire.pdf: 2576370 bytes, checksum: c3841faa82a44a8e3de82ce42c785dc5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-11T23:29:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_jecfreire.pdf: 2576370 bytes, checksum: c3841faa82a44a8e3de82ce42c785dc5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Moringa oleifera is a tree belonging to the Moringaceae family. This plant is native from India where it is named as drumstick tree. In Brazil M. oleifera was introduced in the 1950’s decade and it is known as moringa. Approximately 40% of the fresh weight of these seeds is formed by proteins, some of which were isolated and characterized as flocculants and antinutritional proteins. In addition, the chitin binding proteins have been identified and isolated, especially among which is the Mo-CBP3, a thermostable glycoprotein of apparent molecular mass of around 14.3 kDa, with potent inhibitory activity against phytopathogenic fungi. In order to characterize the deduced sequence of Mo-CBP3, moringa fruits were collected 65 days after anthesis and their seeds subjected to extraction of total RNA. cDNA synthesis was directed by ‘5’ RACE’-PCR. The PCR products were subcloned into appropriate vectors (pGEM-T Easy) and then introduced into Escherichia coli cloning host TOP10F'. The recombinant plasmids were purified from transformed bacterial cell and subjected to DNA sequencing. The computational analysis of the deduced protein sequence of Mo-CBP3 showed that this protein has an apparent molecular mass of 12.85 kDa and it is unstable in cytoplasmic conditions. It has derived signal sequences, one for the signal peptide with 30 amino acids, and a sequence at the C-terminus of this protein, related to the anchorage to the plasma membrane as well as the endoplasmic reticulum. Moreover, probable sites of O-glycosylation and phosphorylation were identified. One domain related to the lipid transfer functions, reserve and trypsin inhibitors and alpha-amylase was identified following Mo-CBP3, thereby contributing to the understanding of its potent action against phytopathogenic fungi. / A Moringa oleifera é uma planta pertencente à família Moringaceae. Esta planta é nativa da Índia, sendo lá conhecida como drumstick (baqueta ou bastão de tambor). No Brasil, a M. oleifera foi introduzida na década de 1950, e é conhecida como moringa. Aproximadamente 40% do peso fresco das sementes é composto por proteínas, das quais algumas foram isoladas e caracterizadas como sendo floculantes e proteínas antinutricionais. Em adição, proteínas ligantes à quitina têm sido identificadas e isoladas, destacando-se dentre estas a Mo-CBP3, uma glicoproteína termoestável de massa molecular aparente em torno de 14,3 kDa, com potente atividade inibitória contra fungos fitopatogênicos. A fim caracterizar a sequência deduzida da Mo-CBP3, frutos de moringa foram coletados após 65 dias da antese e suas sementes submetidas à extração de RNA total. A síntese de cDNA foi dirigida por meio da técnica PCR-RACE 5'. Os produtos de PCR foram subclonados em vetores apropriados (pGEM-T Easy) e, em seguida, introduzido em hospedeiro de clonagem Escherichia coli TOP10F'. Os plasmídeos recombinantes foram purificados de células bacterianas transformadas e submetidos ao sequenciamento de DNA. A análise computacional da sequência deduzida da proteína Mo-CBP3 mostrou que esta é uma proteína de massa molecular aparente em torno de 12,85 kDa e, em condições citoplasmáticas apresenta-se instável. Possui sequências sinais deduzidas, sendo uma para peptídeo sinal, com 30 aminoácidos, e uma sequência na região C-terminal relacionada à ancoragem desta proteína à membrana plasmática, bem como ao retículo endoplasmático. Ademais, prováveis sítios de O-glicosilação e de fosforilação foram identificados. Um domínio relacionado às funções de transferência de lipídeos, de reserva e de inibidores de tripsina e de alfa-amilase foi identificado na sequência de Mo-CBP3, contribuindo, desse modo, para o entendimento de sua potente ação contra fungos fitopatogênicos.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior

A aplicação de nanofluidos em tubos de calor em geral apresenta resultados experimentais satisfatórios em estudos buscando obter uma redução na resistência térmica do tubo de calor. No entanto, os estudos computacionais existentes associando tubos de calor e nanofluidos apresentam resultados conflitantes e carecem de uma discussão mais aprofundada a respeito da validade dos modelos utilizados para a representação computacional do comportamento de um nanofluido em tubo de calor, especialmente utilizando materiais e fluidos não convencionais como nanotubos de carbono ou etilenoglicol. Assim, o presente estudo busca avaliar a exatidão e a precisão obtida em uma série de simulações computacionais utilizando diferentes equações disponíveis na literatura para a modelagem de um nanofluido em um tubo de calor por meio da comparação com dados experimentais da literatura. Esta modelagem utiliza o método dos volumes finitos e permite determinar o efeito da variação dos modelos de propriedades e da concentração volumétrica de um nanofluido nos campos de temperaturas e nas resistências térmicas resultantes das simulações. Os resultados obtidos apresentam concordância com o comportamento esperado do ponto de vista qualitativo, mas falham em representar quantitativamente o comportamento da seção do evaporador dos tubos de calor estudados, apresentando variações máximas entre 1,5% e 23,9% em relação às temperaturas medidas experimentalmente. Isso pode ser justificado pelo fato de que a modelagem do fenômeno de ebulição de um nanofluido é mais complexa do que a modelagem utilizada atualmente em simulações computacionais. Essa consideração possui suporte na literatura e cria possibilidades para pesquisas futuras. / Application of nanofluids in heat pipes usually presents satisfactory experimental results in studies seeking to reduce the thermal resistance of the heat pipe. However, the existing computational studies connecting heat pipes and nanofluids present conflicting results and lack a deeper discussion regarding the validity of the models currently used for the computational representation of the behavior of a nanofluid in a heat pipe, especially using unusual materials and fluids, like carbon nanotubes or ethylene glycol. Thus, the present study seek to analyze the accuracy and the precision obtained in a set of computational simulations using pre-established equations for the modeling of a nanofluid in a heat pipe by using a direct comparison with existing experimental data. This modeling uses the finite volume method and permits to determine the effect of the variation of the properties models and the volume fraction of a nanofluid in the resulting temperature fields and the thermal resistances of the simulations. The obtained results show agreement with the expected behavior qualitatively, but fail to represent the phenomenon quantitatively, presenting maximum variations between 1,5% and 23,9% comparing to the experimentally measured average temperatures. This is justified by the hypothesis that the ebullition phenomenon modeling is more complex than the modeling currently used for computational simulations. This hypothesis is supported by the literature and creates possibilities for future researches.

There are many collisions on the roads every day. Automotive companies do number of different types of crash-tests to reduce the consequences of these collisions. Crash-tests are supposed to uncover problems of tested vehicles. Then it is possible to propose constructional changes to reduce the consequences of different types of collisions. Indipendent organisations then test productional vehicles according to their standarts and evaluate safety of these vehicles. One of these crash-tests is the small overlap test which is being done by Insurance Institute for Highway Safety. The small overlap test will be the subject of this thesis. Computational modelling of small overlap test is realised for basic variant and for variants with changes. There is also comparison of basic variant and variants with changes.