Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-06-25T21:44:05Z No. of bitstreams: 1 2017_MaríliaMarcyCabraldeAraújo.pdf: 8292780 bytes, checksum: 8f44a2ea023640998a0589105a568f8b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-06-29T16:40:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_MaríliaMarcyCabraldeAraújo.pdf: 8292780 bytes, checksum: 8f44a2ea023640998a0589105a568f8b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-29T16:40:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_MaríliaMarcyCabraldeAraújo.pdf: 8292780 bytes, checksum: 8f44a2ea023640998a0589105a568f8b (MD5) Previous issue date: 2018-06-25 / Durante a vida útil as estruturas sofrem solicitações, desgastes, deteriorações e outros processos que podem causar fissuração, de forma a comprometer seu funcionamento, ou, até mesmo, ser a causa de seu colapso estrutural. Somado a esses fatores, o crescente número de estruturas muito esbeltas, consequentemente mais susceptíveis a vibrações excessivas, bem como a preocupação com o desempenho e a degradação de estruturas antigas, têm impulsionado o estudo e o desenvolvimento de novas técnicas capazes de realizar um acompanhamento contínuo da saúde da estrutura. Neste sentido, ferramentas com a capacidade de captar e interpretar confiável e rapidamente as respostas de estruturas de médio e grande porte, sobretudo aquelas baseadas nas propriedades dinâmicas, tornam-se essenciais para complementar um sistema de monitoramento da saúde estrutural. Nos últimos anos, parte da comunidade científica vem adotando a detecção de danos como um problema de reconhecimento de padrões, no qual uma classificação é realizada em função de parâmetros afetados por uma mudança nas propriedades físicas de um sistema. Nesta perspectiva, pode-se citar a existência de ferramentas que, ao serem trabalhadas em conjunto com as propriedades dinâmicas, tornam-se métodos eficientes na detecção de danos, como é o caso das Redes Neurais Artificiais (RNAs) e foco deste trabalho. Foram estudados três tipos de rede (Backpropagation, a Learning Vector Quantization (LVQ) e a Self Organizing Maps (SOM)), aplicadas aos casos de dois tipos de estruturas. A primeira, mais simples e em menor escala foi uma viga produzida em laboratório. Já o segundo caso estudado foi o da Ponte do Infante Dom Henrique, em Portugal. Em ambas as aplicações foram variados alguns parâmetros dos algoritmos para verificar a robustez da ferramenta e os resultados foram bastante animadores, resultando em forte tendência de integrar as RNAs a sistemas de monitoramento de estruturas, inclusive de grande porte. / During useful life, structures suffer from stress, wear, deterioration and other processes that can cause cracking, so as to compromise their functioning or even cause structural collapse. Added to these factors, the growing number of very slender structures, consequently more susceptible to excessive vibrations, as well as the concern with the performance and the degradation of old structures, have driven the study and the development of new techniques capable of continuous structure health monitoring. In this sense, tools with the ability to capture and interpret reliably and quickly the responses of medium and large structures, especially those based on dynamic properties, are essential to complement a structural health monitoring system. In recent years, part of the scientific community has been adopting damage detection as a pattern recognition problem in which a classification is performed according to parameters affected by a change in the physical properties of a system. In this perspective, it can be mentioned the existence of tools that when worked in conjunction with the dynamic properties become efficient methods in the detection of damages, as is the case of Artificial Neural Networks (ANNs) and focus of this work. Three types of network (Backpropagation, Learning Vector Quantization (LVQ) and Self Organizing Maps (SOM) were studied, applied to cases of two types of structures. The first, simpler and in smaller scale was a beam produced in the laboratory. The second case studied was the Bridge of the Infante Dom Henrique in Portugal. In both applications, some parameters of the algorithms were varied to verify the robustness of the tool and the results were quite encouraging, resulting in a strong tendency to integrate ANNs to structures monitoring systems, even large ones.

Este trabalho calcula analítica e numericamente a densidade espectral para o modelo de Anderson de duas impurezas sem correlação eletrônica (U=0). Nossos resultados servem como passo inicial para se entender o modelo com a correlação eletrônica. O modelo estudado descreve a interação entre elétrons de um metal e impurezas magnéticas localizadas, e a simplificação, U = 0, torna o Hamiltoniano quadrático permitindo assim que se divida o mesmo em dois termos: um envolvendo apenas operadores pares (canal par) e outro envolvendo apenas operadores ímpares (canal ímpar). Cada termo encontrado difere pouco do Hamiltoniano de Nível Ressonante. Nossos resultados abrangem tanto a diagonalização analítica como a numérica pelo método do Grupo de Renormalização, adaptado para o caso de duas impurezas. A simplicidade do Hamiltoniano permite que (1) se identifique características do modelo que afetam adversamente a precisão do cálculo numeríco e (2) se encontre uma maneira de circundar tais dificuldades. Os resultados aqui encontrados ajudaram o desenvolvimento do cálculo da densidade espectral do modelo correlacionado, desenvolvido paralelamente em nosso grupo de pesquisa. / This work calculates analytically and numerically the spectral density for the two impurity uncorrelated Anderson model (U = O). Our results serve as an initial step towards understanding models with electronic correlation. The studied model describes the interaction between conduction-band electrons of a metal and localized magnetic impurities. The simplification U = O turns the Hamiltonian quadratic, allowing us to split it into two parts: one involving only even operators (even channel), the other involving odd operators (odd channel). Each term has a form differing a little from that for the Resonant Level Hamiltonian. Our results include analytic diagonalization as well as numerical calculations using the method of the Renormalization Group, adapted for the two impurity case. The traditional tridiagonalization method imposes particle-hole symmetry, while our treatment preserves the energy dependence of the coupling, between the impurities and the conduction-band, and consequently, the natural asymmetry of the model. The simplicity of the Hamiltonian allowed us to (1) identify characteristics of the model that affect adversely the acuracy of the numeric calculation and (2) find a way to surround such difficulties. The results here found helped the development of the calculation of the spectral density of the correlated model, developed simultaneously in our research group.

Este trabalho calcula analítica e numericamente a densidade espectral para o modelo de Anderson de duas impurezas sem correlação eletrônica (U=0). Nossos resultados servem como passo inicial para se entender o modelo com a correlação eletrônica. O modelo estudado descreve a interação entre elétrons de um metal e impurezas magnéticas localizadas, e a simplificação, U = 0, torna o Hamiltoniano quadrático permitindo assim que se divida o mesmo em dois termos: um envolvendo apenas operadores pares (canal par) e outro envolvendo apenas operadores ímpares (canal ímpar). Cada termo encontrado difere pouco do Hamiltoniano de Nível Ressonante. Nossos resultados abrangem tanto a diagonalização analítica como a numérica pelo método do Grupo de Renormalização, adaptado para o caso de duas impurezas. A simplicidade do Hamiltoniano permite que (1) se identifique características do modelo que afetam adversamente a precisão do cálculo numeríco e (2) se encontre uma maneira de circundar tais dificuldades. Os resultados aqui encontrados ajudaram o desenvolvimento do cálculo da densidade espectral do modelo correlacionado, desenvolvido paralelamente em nosso grupo de pesquisa. / This work calculates analytically and numerically the spectral density for the two impurity uncorrelated Anderson model (U = O). Our results serve as an initial step towards understanding models with electronic correlation. The studied model describes the interaction between conduction-band electrons of a metal and localized magnetic impurities. The simplification U = O turns the Hamiltonian quadratic, allowing us to split it into two parts: one involving only even operators (even channel), the other involving odd operators (odd channel). Each term has a form differing a little from that for the Resonant Level Hamiltonian. Our results include analytic diagonalization as well as numerical calculations using the method of the Renormalization Group, adapted for the two impurity case. The traditional tridiagonalization method imposes particle-hole symmetry, while our treatment preserves the energy dependence of the coupling, between the impurities and the conduction-band, and consequently, the natural asymmetry of the model. The simplicity of the Hamiltonian allowed us to (1) identify characteristics of the model that affect adversely the acuracy of the numeric calculation and (2) find a way to surround such difficulties. The results here found helped the development of the calculation of the spectral density of the correlated model, developed simultaneously in our research group.

Utilizando o grupo de Renormalização Numérico, técnica criada por Wilson (1975) para o estudo do problema de uma impureza magnética em metal não magnético, foi calculada a densidade espectral no Modelo de Kondo deTunelamento, que consiste em duas impurezas, interagentes, localizadas em posições fixas num metal e separados por uma distância R. Os níveis de energia destas impurezas são degenerados e, portanto, um buraco criado em uma delas, tunela entre os dois níveis de energia de impurezas com uma taxa de tunelamento &#916. A simetria de inversão, presente no problema, possibilita a separação de densidade espectral em duas partes, uma correspondendo à evolução do buraco criado no orbital ligante, chamada densidade espectral par e outra correspondendo à evolução do buraco criado no orbital anti-ligante, chamada densidade espectral ímpar. O comportamento das curvas, em certos limites, obedece a lei de potência proposta por Doniach e Sünji(C com acento agudo) [6], cujos expoentes podem ser encontrados em termos das defasagem da banda de condução. O estudo deste problema já foi feito anteriormente, mas sem explorar uma lei de conservação existente no problema, a conservação da paridade. Este número quântico adicional (paridade) permite uma diagonalização numérica mais eficiente e portanto permite que se explore melhor o espaço de parâmetros do modelo. / Using the Numerical Renormalization Group, a technique created by Wilson (1975), to study the problem of one magnetic impurity in a non-magnetic metal the spectral density in the Kondo Tunneling Model was calculated. This model consists of two interacting impurities located at fixed positions in a metal, separated by a distance R. Since the energy levels of such impurities are degenerate, a hole, which is created in one of them, can tunnel between the two levels at a rate &#916. The inversion symmetry of the problem allows the spectral density to be split in two parts. One of them describes the evolution of the hole created in the bonding orbital the even spectral density, and the other describe the evolution of the hole created in the anti-bonding orbital, the odd spectral density. The behavior of the curves obtained obeys, certain limits being taken, the power law proposed by Doniach and Sunjic whose exponents can be found in terms of the phase shifts of the conduction band. This problem has been studied previously. However, parity conservation was not exploited in such study. This quantum number, taken into account in the present work, allows for more efficient numerical diagonalization and thus a better study of the model\'s parameter space.

Utilizando o grupo de Renormalização Numérico, técnica criada por Wilson (1975) para o estudo do problema de uma impureza magnética em metal não magnético, foi calculada a densidade espectral no Modelo de Kondo deTunelamento, que consiste em duas impurezas, interagentes, localizadas em posições fixas num metal e separados por uma distância R. Os níveis de energia destas impurezas são degenerados e, portanto, um buraco criado em uma delas, tunela entre os dois níveis de energia de impurezas com uma taxa de tunelamento &#916. A simetria de inversão, presente no problema, possibilita a separação de densidade espectral em duas partes, uma correspondendo à evolução do buraco criado no orbital ligante, chamada densidade espectral par e outra correspondendo à evolução do buraco criado no orbital anti-ligante, chamada densidade espectral ímpar. O comportamento das curvas, em certos limites, obedece a lei de potência proposta por Doniach e Sünji(C com acento agudo) [6], cujos expoentes podem ser encontrados em termos das defasagem da banda de condução. O estudo deste problema já foi feito anteriormente, mas sem explorar uma lei de conservação existente no problema, a conservação da paridade. Este número quântico adicional (paridade) permite uma diagonalização numérica mais eficiente e portanto permite que se explore melhor o espaço de parâmetros do modelo. / Using the Numerical Renormalization Group, a technique created by Wilson (1975), to study the problem of one magnetic impurity in a non-magnetic metal the spectral density in the Kondo Tunneling Model was calculated. This model consists of two interacting impurities located at fixed positions in a metal, separated by a distance R. Since the energy levels of such impurities are degenerate, a hole, which is created in one of them, can tunnel between the two levels at a rate &#916. The inversion symmetry of the problem allows the spectral density to be split in two parts. One of them describes the evolution of the hole created in the bonding orbital the even spectral density, and the other describe the evolution of the hole created in the anti-bonding orbital, the odd spectral density. The behavior of the curves obtained obeys, certain limits being taken, the power law proposed by Doniach and Sunjic whose exponents can be found in terms of the phase shifts of the conduction band. This problem has been studied previously. However, parity conservation was not exploited in such study. This quantum number, taken into account in the present work, allows for more efficient numerical diagonalization and thus a better study of the model\'s parameter space.