No description available.

No description available.

Different types of breakwaters have been developed in the past for the protection of valuable coastal property, commercial activity and beach morphology. Among these, gravity-type breakwaters are the most common and provide good surface wave attenuation. However, these breakwaters are not always suitable due to their adverse impact on the coastal environment. To alleviate the problem, free surface breakwaters with a variety of caisson designs have been proposed and developed. The main advantages of such breakwaters are low capital cost, freedom from silting and scouring, short construction period, circulation of water beneath the breakwater and exertion of relatively low hydrodynamic forces on the structure as compared to conventional breakwaters. However, complete tranquillity on the lee side is not likely to occur due to wave energy transfer through the permeable parts of the breakwater. The degree of wave attenuation primarily depends on the configuration of the breakwater, the water depth and the incident wave conditions. The hydrodynamic performance of such free surface breakwaters is the subject of this thesis. Semicircular breakwaters mounted on a low-crested rubble mound structure were successfully built for harbour protection in Japan and China. However, the concept of having semicircular structures as free surface breakwaters has not yet been explored by the research community. As a result, this research is initiated with the aim of developing a free surface semicircular breakwater (SCB) that would serve as an anti-reflection barrier and provide reasonably good wave protection to coastal and marine infrastructures. To meet this research goal, a free surface SCB models were constructed and tested in a wave flume under various wave conditions. The experiments were conducted in three stages. For the first stage, the SCB model was initially tested without any perforations on the curved surface (i.e. a solid SCB) for different depths of immersion from the still water level in the wave flume. For the second stage, the front curved wall of the model was subsequently perforated with rectangular openings of different dimensions, producing front wall porosity of 9, 18 and 27%. Following this, two rows of rectangular openings near the crest of the rear curved wall were provided so as to facilitate water infiltration and escape of the run-up waves. For the third stage, additional effort was made to extend the draft of the breakwater by adding a wave screen at the front or/and rear. The screen porosity was 25, 40 and 50%. The hydrodynamic characteristics of the SCB models were investigated in both regular and irregular seas through a series of systematic experimental programme. The water surface elevations were measured at different locations upstream and downstream of the models to determine the coefficients of wave transmission (CT), reflection (CR) and energy dissipation (CL) as well as the wave climate coefficients in front and inside the breakwater chamber. The horizontal wave forces exerted on the SCB models and the wave screen(s) were also measured and subsequently normalised to yield the force coefficients in the analysis. These hydrodynamic coefficients for the respective test cases are presented and discussed in this thesis. The experimental results revealed that even though the solid SCB was a better wave attenuator than the perforated ones, it produced a considerable amount of wave reflection. The perforated SCB with 9% porosity of the front wall (denoted as SCB9) outperformed the other perforated breakwater models; however, it produced high wave transmission when the draft was limited and subjected to longer period waves. Hence, wave screens were added to further enhance the performance of the SCB9. The SCB9 with double screens of 25% porosity was found to provide the highest hydraulic performance. Empirical equations were developed using a multiple regression technique to provide design formulae for wave transmission, wave reflection and horizontal wave forces. The proposed empirical equations showed good agreement with the experimental data. These equations are intended to be of direct use to engineers in predicting the hydrodynamic performance of free surface SCBs. However, sensible engineering judgement must be taken while using these equations as they are based on small scale laboratory tests.

Orientador: Douglas Domingues Bueno / Resumo: A redução de vibração estrutural tem sido um importante tópico para muitas aplicações de engenharia. Nos projetos tradicionais, diferentes técnicas de controle passivo envolvendo mate- riais visco-elásticos e absorvedores dinâmicos e, mais recentemente, metodologias de controle ativo incluindo atuadores e sensores têm sido empregado com sucesso. Diferentes pesquisas tem demostrado que redução de vibração pode ser obtida usando o conceito de periodicidade. As estruturas periódicas envolvem elementos idênticos ou partes conectadas repetidamente. O projeto de estruturas periódicas pode ser empregado para conseguir bandas de frequências em que não há propagação de ondas elásticas, denominadas de "stop bands", introduzindo um efeito similar ao de um filtro. Neste contexto, o presente trabalho apresenta uma abordagem alterna- tiva para o projeto de barras periódicas. Esta alternativa envolve a modelagem de uma barra periódica do tipo híbrida infinita na qual uma estrutura periódica finita é conectada entre duas barras semi-infinitas. Para isto, é utilizada uma metodologia que relaciona vetor de estados e amplitude de ondas. A principal proposta deste trabalho é desenvolver uma relação entre as amplitudes de ondas longitudinais transmitidas e incidentes em termos das propriedades físi- cas e geométricas de uma genérica estrutura periódica para simplificar o processo do projeto. Usando esta formulação mostra-se que uma barra periódica pode ser projetada para satisfazer os requisitos de um... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The reduction of structural vibration has been an important topic for many engineering applica- tions. In traditional projects different passive control techniques involving viscoelastic materials and dynamic absorbers and, more recently, active control methodologies including actuators and sensors have been successfully employed. Different researches have demonstrated that vibra- tion reduction can be obtained using the concept of periodicity. The periodic structures involve identical elements or parts connected repeatedly. The design of periodic structures can be em- ployed to get frequency band without elastic waves propagation, i.e., stop bands, introducing an effect similar to the filter. In this context, the present work introduces an alternative approach for designing periodic rods. This alternative involves the modeling of an infinite hybrid type periodic rod in which a finite periodic structure is connected between two semi-infinite rods. It is used a methodology that relates state vector and wave amplitudes. The main proposal of this work is to develop a relation between the transmitted and incident longitudinal waves amplitudes in terms of physical and geometrical properties of a generic candidate structure to simplify the process of designing. Based on this approach is shown that a periodic rod can be designed to satisfy requirements of a vibration suppression. A hypothetical problem is proposed and numerical and experimental results show the stop bands obtained to so... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by RODRIGO BORGES SANTOS null (rbsantos10@hotmail.com) on 2018-03-21T18:00:25Z No. of bitstreams: 1 TeseDR_Rodrigo - FinalABNT_.pdf: 6767187 bytes, checksum: d2b448466fef19bb7263d3902afe9b0a (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-03-21T18:19:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_rb_dr_ilha.pdf: 6767187 bytes, checksum: d2b448466fef19bb7263d3902afe9b0a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-21T18:19:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_rb_dr_ilha.pdf: 6767187 bytes, checksum: d2b448466fef19bb7263d3902afe9b0a (MD5) Previous issue date: 2018-03-06 / A redução de vibração estrutural tem sido um importante tópico para muitas aplicações de engenharia. Nos projetos tradicionais, diferentes técnicas de controle passivo envolvendo mate- riais visco-elásticos e absorvedores dinâmicos e, mais recentemente, metodologias de controle ativo incluindo atuadores e sensores têm sido empregado com sucesso. Diferentes pesquisas tem demostrado que redução de vibração pode ser obtida usando o conceito de periodicidade. As estruturas periódicas envolvem elementos idênticos ou partes conectadas repetidamente. O projeto de estruturas periódicas pode ser empregado para conseguir bandas de frequências em que não há propagação de ondas elásticas, denominadas de "stop bands", introduzindo um efeito similar ao de um filtro. Neste contexto, o presente trabalho apresenta uma abordagem alterna- tiva para o projeto de barras periódicas. Esta alternativa envolve a modelagem de uma barra periódica do tipo híbrida infinita na qual uma estrutura periódica finita é conectada entre duas barras semi-infinitas. Para isto, é utilizada uma metodologia que relaciona vetor de estados e amplitude de ondas. A principal proposta deste trabalho é desenvolver uma relação entre as amplitudes de ondas longitudinais transmitidas e incidentes em termos das propriedades físi- cas e geométricas de uma genérica estrutura periódica para simplificar o processo do projeto. Usando esta formulação mostra-se que uma barra periódica pode ser projetada para satisfazer os requisitos de uma supressão de vibração. Um problema hipotético é proposto e resultados numéricos e experimentais mostram os "stop bands" obtidos para resolver o problema. Isto mostra que esta abordagem é uma importante ferramenta para o projeto deste tipo de estruturas. / The reduction of structural vibration has been an important topic for many engineering applica- tions. In traditional projects different passive control techniques involving viscoelastic materials and dynamic absorbers and, more recently, active control methodologies including actuators and sensors have been successfully employed. Different researches have demonstrated that vibra- tion reduction can be obtained using the concept of periodicity. The periodic structures involve identical elements or parts connected repeatedly. The design of periodic structures can be em- ployed to get frequency band without elastic waves propagation, i.e., stop bands, introducing an effect similar to the filter. In this context, the present work introduces an alternative approach for designing periodic rods. This alternative involves the modeling of an infinite hybrid type periodic rod in which a finite periodic structure is connected between two semi-infinite rods. It is used a methodology that relates state vector and wave amplitudes. The main proposal of this work is to develop a relation between the transmitted and incident longitudinal waves amplitudes in terms of physical and geometrical properties of a generic candidate structure to simplify the process of designing. Based on this approach is shown that a periodic rod can be designed to satisfy requirements of a vibration suppression. A hypothetical problem is proposed and numerical and experimental results show the stop bands obtained to solve the problem. It shows that this approach is an important tool for designing this type of structures.

Este trabalho, desenvolvido junto ao Grupo de Novos Materiais e Dispositivos (GNMD) pertencente ao Laboratório de Microeletrônica (LME) da Universidade de São Paulo, apresenta a modelagem de um defasador passivo miniaturizado com baixas perdas para aplicações em ondas milimétricas (mmW-milimeter waves). Este defasador é baseado em um conceito inovador utilizando sistemas micro-eletromecânicos (MEMS) distribuídos e linhas de transmissão coplanares de ondas lentas. Este conceito é proposto no projeto Jovem Pesquisador FAPESP (Processo no. 2011/18167-3), ao qual este projeto está vinculado. A defasagem neste tipo de dispositivo é conseguida pela liberação das fitas da camada de blindagem de uma linha de transmissão tipo S-CPW (Shielded-Coplanar Waveguide). As fitas liberadas podem ser movimentadas eletrostaticamente, o que praticamente não consome energia. Este projeto pretende projetar um defasador para fabricação com a tecnologia do Laboratório de Microeletrônica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Adicionalmente, este trabalho apresenta resultados experimentais de um processo de fabricação IN-HOUSE baseado na metodologia de integração por flip-chip. A tecnologia de integração implementada é baseada na soldagem de um chip sobre um substrato, no qual são construídos uma nova geração de pilares de cobre finos, cujo espaçamento entre pilares é menor que 100 ?m. Essa redução nas dimensões pode ser usada com a nova geração de dispositivos de comunicações na faixa das mmW. Em termos de fabricação, foram obtidos pilares de cobre altamente miniaturizados com uma altura significativa e uniforme que permite a integração com o chip. Além do mais, os resultados obtidos representam avanços significativos no processo de fabricação que será usado como tecnologia de integração híbrida em um interposer baseado em substrato de alumina nanoporosa (MnM-Metallic Nanowire Membrane). Esse interposer desempenha um papel indispensável no GNMD, já que atualmente estão sendo estudadas suas propriedades elétricas e já foram construídos dispositivos sobre o substrato com resultados promissores. / This work, performed at the New Materials and Devices Group (GNMD) of the Microelectronics Laboratory of the Polytechnic School of the University of São Paulo, presents the modeling of a miniaturized passive phase shifter with low losses for applications in millimeter waves. It is based on an innovated concept, which uses distributed MEMS phase shifters and slow-wave coplanar wave guides. Such concept is proposed under the FAPESP Youth Researcher project (Process number 2011/18167-3). The phase shifter on this kind of device is achieved by releasing the shielding layer of the Shielded-Coplanar Waveguide. The released ribbons are electrostatically displaced, which does not consume energy. The aim of this project is to design a phase shifter for fabrication with the technology available at the Microelectronics Laboratory. Additionally, this work presents experimental results of a flip-chip fabrication process. This technology is based on next generation of fine pitch copper pillar bumping, with pillar pitch of less than 100 ?m that support next generation of communication devices at the millimeter wave frequency range. From the fabrication point-of-view, highly miniaturized copper pillars with appropriate thicknesses were obtained. Furthermore, the results obtained represent a significant advance in the fabrication process that will be used as a hybrid integration technology on an interposer based on a nanoporous alumina substrate (MnM-Metallic Nanowire Membrane).

Made available in DSpace on 2015-05-15T11:46:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1506315 bytes, checksum: c118c0832159e55c3a04343c6d51f74a (MD5) Previous issue date: 2012-05-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / We consider a transmission wave equation in two embedded domains in R2, where the speed is a1 > 0 in the inner domain and a2 > 0 in the outer domain. We prove a global Carleman inequality for this problem under the hypothesis that the inner domain is strongly convex and a1 > a2. As a consequence of this inequality, uniqueness and Lipschitz stability are obtained for the inverse problem of retrieving a stationary potential for the wave equation with Dirichlet data and discontinuous principal coeficient from a single time dependent Neumann boundary measurement. / Considerando uma equação da onda de transmissão em dois domínios imersos em R2, onde a velocidade é a1 > 0 no domínio interior e a2 > 0 no domínio exterior, provamos uma desigualdade de Carleman global para este problema sobre a hipótese de o domínio interior ser fortemente convexo e a1 > a2. Como consequência dessa desigualdade, são obtidas a unicidade e a estabilidade lipschitziana para o problema inverso de retomar um potencial estacionário para a equação da onda com dados de Dirichlet e coeficiente principal descontínuo. Estes dois resultados são obtidos a partir de um único dado (dependente do tempo) de Neumann na fronteira.

Este trabalho, desenvolvido junto ao Grupo de Novos Materiais e Dispositivos (GNMD) pertencente ao Laboratório de Microeletrônica (LME) da Universidade de São Paulo, apresenta a modelagem de um defasador passivo miniaturizado com baixas perdas para aplicações em ondas milimétricas (mmW-milimeter waves). Este defasador é baseado em um conceito inovador utilizando sistemas micro-eletromecânicos (MEMS) distribuídos e linhas de transmissão coplanares de ondas lentas. Este conceito é proposto no projeto Jovem Pesquisador FAPESP (Processo no. 2011/18167-3), ao qual este projeto está vinculado. A defasagem neste tipo de dispositivo é conseguida pela liberação das fitas da camada de blindagem de uma linha de transmissão tipo S-CPW (Shielded-Coplanar Waveguide). As fitas liberadas podem ser movimentadas eletrostaticamente, o que praticamente não consome energia. Este projeto pretende projetar um defasador para fabricação com a tecnologia do Laboratório de Microeletrônica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Adicionalmente, este trabalho apresenta resultados experimentais de um processo de fabricação IN-HOUSE baseado na metodologia de integração por flip-chip. A tecnologia de integração implementada é baseada na soldagem de um chip sobre um substrato, no qual são construídos uma nova geração de pilares de cobre finos, cujo espaçamento entre pilares é menor que 100 ?m. Essa redução nas dimensões pode ser usada com a nova geração de dispositivos de comunicações na faixa das mmW. Em termos de fabricação, foram obtidos pilares de cobre altamente miniaturizados com uma altura significativa e uniforme que permite a integração com o chip. Além do mais, os resultados obtidos representam avanços significativos no processo de fabricação que será usado como tecnologia de integração híbrida em um interposer baseado em substrato de alumina nanoporosa (MnM-Metallic Nanowire Membrane). Esse interposer desempenha um papel indispensável no GNMD, já que atualmente estão sendo estudadas suas propriedades elétricas e já foram construídos dispositivos sobre o substrato com resultados promissores. / This work, performed at the New Materials and Devices Group (GNMD) of the Microelectronics Laboratory of the Polytechnic School of the University of São Paulo, presents the modeling of a miniaturized passive phase shifter with low losses for applications in millimeter waves. It is based on an innovated concept, which uses distributed MEMS phase shifters and slow-wave coplanar wave guides. Such concept is proposed under the FAPESP Youth Researcher project (Process number 2011/18167-3). The phase shifter on this kind of device is achieved by releasing the shielding layer of the Shielded-Coplanar Waveguide. The released ribbons are electrostatically displaced, which does not consume energy. The aim of this project is to design a phase shifter for fabrication with the technology available at the Microelectronics Laboratory. Additionally, this work presents experimental results of a flip-chip fabrication process. This technology is based on next generation of fine pitch copper pillar bumping, with pillar pitch of less than 100 ?m that support next generation of communication devices at the millimeter wave frequency range. From the fabrication point-of-view, highly miniaturized copper pillars with appropriate thicknesses were obtained. Furthermore, the results obtained represent a significant advance in the fabrication process that will be used as a hybrid integration technology on an interposer based on a nanoporous alumina substrate (MnM-Metallic Nanowire Membrane).

Atualmente existe uma demanda por sistemas de comunicação com altas taxas de transferência de dados, trabalhando em ondas milimétricas (mmW). Além disso, os sistemas devem ser cada vez menores, apresentando um baixo consumo de potência e baixo custo para poderem ser utilizados em aplicações sem fio direcionadas ao mercado do consumidor. Neste trabalho, é proposto um defasador passivo miniaturizado de baixas perdas para aplicações em mmW baseado em um conceito inovador utilizando sistemas micro-eletromecânicos (MEMS) distribuídos e linhas de transmissão coplanares de ondas lentas (S-CPW). Assim, a defasagem é conseguida pela liberação das fitadas da camada de blindagem da S-CPW utilizando um processo de corrosão com vapor de HF. As fitas liberadas podem ser movimentadas quando uma tensão DC é aplicada, o que muda a fase do sinal propagado. É apresentado também um modelo eletromecânico e RF do defasador, compostos de elementos concentrados, permitindo a simulação do comportamento dinâmico do dispositivos e a mudança da fase. O defasador foi fabricado utilizando um processo realizado integralmente no Laboratório de Microeletrônica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Alguns testes elétricos de atuação, demonstram que o processo de fabricação é viável e permitiu a liberação e atuação do plano de blindagem. / There is a demand for millimeter-wave (mmW) high data-rate communication systems. Systems should have small area as well as low power consumption and low cost in order to address wireless consumer applications. In this work, a low-loss distributed microelectromechanical (MEMS) phase shifter for mmW applications based on an innovative concept using distributed MEMS and slow-wave coplanar transmission lines (S-CPW) is proposed. The phase shift is achieved by releasing the ribbons of the shielding layer of the S-CPW with a HF vapor etching process. In this way the ribbons can be allows actuated when a DC voltage is applied, which changes the phase of the propagating signal. An electromechanical model and a RF model were developed using lumped elements, allowing the simulation of the dynamic behavior of the distributed MEMS and the phase shift. The phase shifter was entirely fabricated at the Laboratory of Microelectronics of the Polytechnic School from the University of São Paulo. Some electrical tests showed that the fabrication process is viable and allowed the correct release of the shielding layer of the phase shifter.

Atualmente existe uma demanda por sistemas de comunicação com altas taxas de transferência de dados, trabalhando em ondas milimétricas (mmW). Além disso, os sistemas devem ser cada vez menores, apresentando um baixo consumo de potência e baixo custo para poderem ser utilizados em aplicações sem fio direcionadas ao mercado do consumidor. Neste trabalho, é proposto um defasador passivo miniaturizado de baixas perdas para aplicações em mmW baseado em um conceito inovador utilizando sistemas micro-eletromecânicos (MEMS) distribuídos e linhas de transmissão coplanares de ondas lentas (S-CPW). Assim, a defasagem é conseguida pela liberação das fitadas da camada de blindagem da S-CPW utilizando um processo de corrosão com vapor de HF. As fitas liberadas podem ser movimentadas quando uma tensão DC é aplicada, o que muda a fase do sinal propagado. É apresentado também um modelo eletromecânico e RF do defasador, compostos de elementos concentrados, permitindo a simulação do comportamento dinâmico do dispositivos e a mudança da fase. O defasador foi fabricado utilizando um processo realizado integralmente no Laboratório de Microeletrônica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Alguns testes elétricos de atuação, demonstram que o processo de fabricação é viável e permitiu a liberação e atuação do plano de blindagem. / There is a demand for millimeter-wave (mmW) high data-rate communication systems. Systems should have small area as well as low power consumption and low cost in order to address wireless consumer applications. In this work, a low-loss distributed microelectromechanical (MEMS) phase shifter for mmW applications based on an innovative concept using distributed MEMS and slow-wave coplanar transmission lines (S-CPW) is proposed. The phase shift is achieved by releasing the ribbons of the shielding layer of the S-CPW with a HF vapor etching process. In this way the ribbons can be allows actuated when a DC voltage is applied, which changes the phase of the propagating signal. An electromechanical model and a RF model were developed using lumped elements, allowing the simulation of the dynamic behavior of the distributed MEMS and the phase shift. The phase shifter was entirely fabricated at the Laboratory of Microelectronics of the Polytechnic School from the University of São Paulo. Some electrical tests showed that the fabrication process is viable and allowed the correct release of the shielding layer of the phase shifter.