Made available in DSpace on 2015-03-04T18:51:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseGiusti2009.pdf: 5842084 bytes, checksum: f5eb69a245d72e4b645f97f28f880fe3 (MD5) Previous issue date: 2009-05-27 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / The purpose of the present work is to carry out a topological sensitivity analysis in constitutive multi-scale models. By making use of the Hill-Mandel Principle of Macro-Homogeneity and the concept of volume average, a variational formulation was established to derive a clearly structured axiomatic framework for constitutive multi-scale models of the present type, allowing the equilibrium equations at the micro-scale to be rigorously written through the clear identification of the functional spaces involved. This formulation lead to a structure that is particularly well-suited for the development of topological sensitivity analyses of constitutive multi-scale models of the present type. As a fundamental result of the topological sensitivity analyses carried out, tensorial fields were identified that represent the topological derivative of the macroscopic constitutive tensor when a singular perturbation is introduced at the micro-scale. The components of such tensorial fields depend on the solution of the canonical variational problems associated to the original unperturbed domain. It is worth emphasising that this result allows the topological asymptotic expansion of the macroscopic constitutive operator to be written explicitly which, in turn, makes it possible to get promptly the topological derivative for a vast class of shape functionals. In particular, in this thesis, two classical computational modeling problems are addressed within the proposed framework: stationary heat conduction and linear elasticity. Multi-scale constitutive models for both problems are firstly derived. Then, the corresponding topological derivatives are obtained by considering the micro-structure to suffer a singular perturbation characterised by the nucleation of a circular inclusion made of a material with physical properties different from those of the medium. Finally, several numerical experiments are performed which show some of the different possible manners of using the topological sensitivity tensor in the project/optimization of specialised micro-structures. These demonstrate the fundamental nature of the results obtained in this work for use in the computational modelling context. / O presente trabalho tem como propósito principal desenvolver a análise de sensibilidade topológica em modelos constitutivos multi-escala. Neste sentido, utilizando o Princípio de Macro-Homogeneidade de Hill-Mandel e o conceito de média volumétrica, foi estabelecida uma formulação variacional para derivar uma elegante estrutura axiomática de modelos constitutivos multi-escala deste tipo, permitindo escrever as equações de equilíbrio na micro-escala de maneira rigorosa através de uma clara identificação dos espaços envolvidos. Com essa formulação, obteve-se uma estrutura adequada para o desenvolvimento da análise de sensibilidade topológica de modelos constitutivos multi-escala. De fato, como resultado fundamental dessa análise, foi identificado um campo tensorial que representa a derivada topológica do tensor constitutivo macroscópico quando é introduzida uma perturbação singular na micro-escala. As componentes do mencionado campo tensorial dependem apenas das soluções dos problemas variacionais canônicos associados ao domínio original não perturbado. Cabe mencionar que através desse resultado, é possível escrever de forma explícita a expansão assintótica topológica do operador constitutivo macroscópico, permitindo obter rapidamente a derivada topológica para uma vasta classe de funcionais de forma. Em particular, neste trabalho são tratados dois problemas clássicos da modelagem computacional: condução estacionária de calor e elasticidade linear. Assim, inicialmente é desenvolvida a modelagem constitutiva multi-escala de cada um dos problemas ora mencionados. Em seguida, considerando que a micro-estrutura sofre uma perturbação singular caracterizada pela nucleação de uma inclusão circular composta de material com propriedades físicas distintas do meio, são calculadas as respectivas derivadas topológicas. Finalmente, são realizados diversos experimentos numéricos mostrando algumas das diferentes maneiras possíveis de utilização do tensor de sensibilidade topológica no projeto e/ou otimização de micro-estruturas especializadas, o que demonstra o caráter fundamental dos resultados desenvolvidos neste trabalho para a modelagem computacional.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseVersaoFinal.pdf: 2548796 bytes, checksum: f806e85972c47762b6bc09c0773b3430 (MD5) Previous issue date: 2013-03-21 / The inverse conductivity problem consists in determining the thermal conductivity distribution of a body from boundary measurements. In this work, we want to reconstruct a set of inclusions with a different thermal conductivity from the medium by subjecting the body through a thermal excitations and taking temperature measurements on the boundary. Since the inverse conductivity problem is overdetermined, the idea is to rewrite it in the form of an optimization problem. In particular, we minimize a shape functional based on the Kohn-Vogelius criterion that measures the misfit between two auxiliaries problems. One of them contains information on the boundary measurement while the other one contains information on the boundary excitation. Over the solution to the inverse problem, both solutions to the auxiliaries problems coincide. The Kohn-Vogelius criterion is then minimized by using the so-called topological derivative concept. This derivative measures the sensitivity of a given shape functional with respect to an infinitesimal singular domain perturbation. Next, the inverse problem is redefined in the context of Bayesian inference, that consists in codifying a previously known information from a priori probability distribution to be updated through the Bayes Theorem once a new information is introduced. In order to reduce the computational cost of sample numerical methods commonly used in this type of approach, the topological derivative is used as a probability indicator in the construction of the likelihood function to obtain a probability distribution of the set of inclusions, which leads to a probabilistic reconstruction algorithm based on the Bayesian topological derivative concept introduced in this work for the first time. Finally, some numerical experiments are presented. / O problema inverso da condutividade consiste em determinar a distribuição de condutividade térmica de um corpo a partir de medidas tomadas na fronteira. Neste trabalho, objetiva-se reconstruir um conjunto de inclusões com coeficiente de condutividade térmica distinto do meio, submetendo o corpo a excitações térmicas e medindo a correspondente distribuição de temperatura sobre sua fronteira. Como o problema inverso da condutividade é sobredeterminado, a ideia é reescrevê-lo na forma de um problema de otimização. Em particular, objetiva-se minimizar um funcional de forma baseado no critério de Kohn-Vogelius, que mede a diferença entre as soluções de dois problemas auxiliares. Um deles contém informação sobre a leitura e outro sobre a excitação, ambos definidos na fronteira do corpo. Sobre a solução do problema inverso, ambas as soluções dos problemas auxiliares coincidem. O critério de Kohn-Vogelius é então minimizado utilizando o conceito de derivada topológica, que mede a sensibilidade de um dado funcional quando uma perturbação infinitesimal singular é introduzida em um ponto arbitrário do domínio. Em seguida, o problema inverso é redefinido no contexto de inferência bayesiana, que consiste em codificar informações previamente conhecidas a partir de uma distribuição de probabilidade a priori a ser atualizada através do teorema de Bayes, a cada nova informação introduzida. Com a finalidade de se reduzir o custo computacional de métodos numéricos de amostragem, comumente utilizados neste tipo de abordagem, a derivada topológica será utilizada como um indicador de probabilidade na construção da função de verossimilhança para se obter uma distribuição de probabilidade do conjunto de inclusões, o que conduz a um algoritmo de reconstrução probabilístico baseado no conceito de derivada topológica bayesiana, introduzido pela primeira vez nesse trabalho. Finalmente, são apresentados alguns experimentos numéricos.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:57:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Esparta.pdf: 1410380 bytes, checksum: 6f4e3d1a3cbb8918a9f6e8824c0c550a (MD5) Previous issue date: 2013-03-21 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / The topological derivative measures the sensitivity of a given shape functional when an infinitesimal singular domain perturbation is introduced in an arbitrary point of the domain of the problem. According to the specialized literature, the topological derivative has been fully developed for a wide range of one single physical phenomenon modeled by partial differential equation. The purpose of the present work is to carry out the topological sensitivity analysis in a semi-coupled model. In particular, is considered the classical mechanical problem of elasticity with initial thermal stress. The linear elasticity problem is modeled by the Navier equation and it's coupled with the steady-state heat conduction problem (modeled by the Laplace equation). The mechanical coupling term comes out from the thermal stress induced by the temperature field. Since this term is non-local, is necessary to introduce a non-standard adjoint state, which allows to obtain a closed form for the topological derivative. Finally, is provided a full mathematical justification for the derived formulas and develop precise estimates for the remainders of the topological asymptotic expansion. / A derivada topológica mede a sensibilidade de um funcional de forma quando uma perturbação singular infinitesimal é introduzida num ponto arbitrário do domínio de definição do problema. Na literatura especializada, a derivada topológica tem sido desenvolvida para uma grande variedade de fenômenos físicos modelados por somente uma equação diferencial parcial. O presente trabalho tem como propósito principal desenvolver a análise de sensibilidade topológica em um modelo semi-acoplado. Considera-se, em particular, o problema mecânico clássico de elasticidade com tensão inicial de origem térmica. O problema elástico, modelado pela equação de Navier, encontra-se acoplado a um problema de condução de calor estacionário (modelado pela equação de Laplace). O termo de acoplamento mecânico vem da tensão térmica induzida pelo campo de temperatura. Como este termo de acoplamento é não local, na análise de sensibilidade é necessário introduzir um estado adjunto não padrão que permite obter uma forma fechada para a derivada topológica. Finalmente, são fornecidas as justificativas matemáticas completas das fórmulas obtidas e estimativas precisas dos termos remanescentes da expansão assintótica topológica.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:58:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 XavierMsc2014.pdf: 634165 bytes, checksum: 805b0a958b910d37233afe3e1eb19713 (MD5) Previous issue date: 2014-03-21 / A derivada topologica mede a sensibilidade de um dado funcional de forma em relacao a uma perturbacao singular infinitesimal no dominio, tal como a insercao de furos, inclusoes, termos fonte ou ate mesmo trincas. Este conceito relativamente novo tem sido utilizado com exito no tratamento de uma ampla gama de problemas. Neste trabalho, a derivada topologica e aplicada no contexto de otimizacao topologica de estruturas submetidas a pressao hidrostatica, levando em conta uma restricao de volume. Em particular, a expansao assintotica topologica da energia potencial total associada ao problema de elasticidade linear em estado plano de tensao ou deformacao, considerando como perturbacao topologica a nucleacao de uma inclusao circular com condicao de transmissao nao homogenea, e rigorosamente desenvolvida, o que representa a principal contribuicao deste trabalho. Fisicamente, tem-se uma pressao hidrostatica atuando sobre a interface da perturbacao topologica. O resultado obtido e entao utilizado para construir um algoritmo de otimizacao topologica baseado na derivada topologica associada, conjuntamente com o metodo de representacao do dominio por funcao level-set. Finalmente, sao apresentados alguns exemplos numericos. vii

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-04-12T16:11:40Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_OndaElasticaGalerkin.pdf: 2149156 bytes, checksum: 5d2916772a621166087bba2422dbb312 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-05-04T14:05:43Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_OndaElasticaGalerkin.pdf: 2149156 bytes, checksum: 5d2916772a621166087bba2422dbb312 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-04T14:05:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_OndaElasticaGalerkin.pdf: 2149156 bytes, checksum: 5d2916772a621166087bba2422dbb312 (MD5) Previous issue date: 1988-12-09 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nosso ponto de partida foi o estudo da teoria da elasticidade até a dedução da equação do movimento para um meio elástico homogêneo isotrápico, equação esta que servirá de modelo para a obtenção do deslocamento. Estudamos ainda as soluções analíticas da onda livre, ou seja, aquela em que o termo fonte é desprezado. Na busca de soluções discretas para a equação do movimento na presença do termo fonte (situação esta de maior sentido prático), tentamos inicialmente atacar diretamente esta equação pelo método de Galerkin e chegamos a um sistema de equações diferenciais que seria de complexa resolução. Resolvemos então adotar a sugestão proposta em [1], [2], [5], [6], onde o deslocamento e a fonte são decompostos de maneira adequada. Chega-se então a duas equações da onda acústica em termos de potenciais que, desde que conhecidos, nos permitem calcular o deslocamento através de simples derivaçóes. Com relação aos métodos numéricos de resolução de ondas acústicas, inicialmente tentamos o método de Galerkin e tivemos problemas quanto a espaço de mem6ria. quer seja a nível de microcomputadores pessoais tipo IBM-PC, ou mesmo no computador VAX/VMS. Versão 4.5 da UNICAMP. Optamos então pelo método da colocação natural com B-Splines e pela colocação ortogonal nos nós gaussianos da partição [13], neste caminho nos deparamos com problemas de instabilidade numérica. Fizemos uso então do método de Galerkin com direções alternadas [3]; o problema de instabilidade é contornado pela introdução de um novo termo envolvendo um parâmetro independente da partição no espaço ou no tempo. Este método mostrou-se eficiente para nossos propósitos. Desenvolvemos também um software correspondente que pode ser usado nas duas equações acústica, surgidas em decorrência da decomposição em ondas longitudinal e transversal. Tomando por base as proposições de [3] e [4] apresentaremos a solução para essas equações em função dos potenciais, obtendo daí o deslocamento correspondente a uma determinada fonte, para uma única camada, com condição de contorno explicitada e condições iniciais características do nosso problema. Encerrando o trabalho apresentaremos as conclusões e sugestões que acreditamos serão de validade para trabalhos posteriores.

Orientador: German Lozada-Cruz / Banca: Lucas Catão de Freitas Ferreira / Banca: Sérgio Leandro Nascimento Neves / Resumo: Neste trabalho são definidas as potências fracionárias de operadores lineares não-negativos via abordagem de Balakrishnan/Komatsu e exibidas as principais propriedades para as potências desses operadores. Estes são construídos por meio do Cálculo Funcional de Hirsh a fim de que a aditividade e multiplicatividade nos expoentes sejam preservadas. Um breve estudo das potências fracionárias é dedicado ao operador laplaciano distribucional −∆p, o qual é parte bastante recorrente em equações do calor semilinear. Um exemplo desse tipo de equação é estudado no capítulo final deste trabalho / Abstract: This work is concerned to define the fractional powers of non negative linear operators via Balakrisnan/Komatsu's approach and to show the main properties for the powers of such operators. They are built by mean of Hirsch Functional Calculus aiming to preserve additivity and multiplicativity of exponents. A brief study of fractional powers is devoted to distributional Laplacian −∆p, which appears very often in semilinear heat equations. An example of such equation is discussed in the last chapter / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-27Bitstream added on 2014-06-13T19:48:19Z : No. of bitstreams: 1 tavares_ls_me_sjrp.pdf: 287773 bytes, checksum: 8f285f1d6d9bb5fc795a4aa2698728a8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nesse trabalho provamos existência de solução fraca para o problema de Dirichlet não linear { − ∆ u = f ( u ) + g em Ω, u = 0 em ∂ Ω. onde f ∈ C 2 ( R), g ∈ L2 (Ω) onde Ω é um domínio suave e limitado de R3 . Para isso estudamos alguns resultados básicos do Cálculo Diferencial em espaços de Banach e o problema de Dirichlet homogêneo para a equação de Laplace / In this work we prove the existence of weak solution for the nonlinear Dirichlet problem{ − ∆ u = f ( u ) + g em Ω, u = 0 em ∂ Ω. where f ∈ C 2 ( R ) , g ∈ L2 (Ω) and Ω is a b ounded smo oth domain in R3 . For this we study some basic results of the Differential Calculus in Banach spaces and the homogeneous Dirichlet problem for Laplace’s equation

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-27Bitstream added on 2014-06-13T19:27:07Z : No. of bitstreams: 1 lopes_jh_me_sjrp.pdf: 490230 bytes, checksum: f1439f3747d9808ad9df33bfcbfc16d3 (MD5) / Neste trabalho, estudaremos as equações de Navier-Stokes em Rn e mostraremos a existência de solução global, quando a velocidade inicial u0(x) pertence ao espaço Lp-fraco e tem norma suficientemente pequena. A análise da evolução da solução é realizada em espaços funcionais de Kato-Fujita, invariantes pelo scaling de Navier-Stokes. Mostraremos também que se u0(x) é homogênea de grau −1, as soluções também são invariantes por este scaling, ou seja, elas são auto-similares. Além disso, mostraremos a estabilidade assintótica das soluções mild / In this work, we study the Navier-Stokes equations in Rn and show the existence of global solution, when the initial velocity u0(x) belongs to weak Lp space with a sufficiently small norm. The evolution of the solution is analyzed in function spaces with Kato-Fujita type norms invariant by scaling of Navier-Stokes. We also show that if u0 is an homogeneous function of degree −1, the solutions are also invariant by that scaling, i.e., they are self-similar. Moreover, we show the asymptotic stability of mild solutions

Neste trabalho, estudamos a existˆencia e multiplicidade de solu¸c˜oes de certos problemas p-sublineares envolvendo o operador p-laplaciano usando teoria de Morse. / The purpose of this text is to provide a didactic exposition of the paper “Solutions of p-sublinear p-Laplacian equation via Morse theory” by Yuxia Guo and Jiaquan Liu [8]. This paper addresses the existence and multiplicity of solutions for the problem where is a smooth, bounded domain of RN, p is the p-Laplacian operator and f satisfies certain conditions, in particular f is p-sublinear at 0. Morse theory is used to infer the existence of critical points of a functional associated to this problem. In Chapter 2, we introduce the necessary Morse theoretic concepts, assuming basic knowledge of singular homology theory. In Chapter 3, we introduce basic properties of the p-Laplacian operator, assuming knowledge of Sobolev spaces, including imbedding and compactness results. Finally, in Chapter 4, we follow Guo and Liu’s paper itself.

Orientador: Rodney Carlos Bassanezi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:18:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leite_JeffersonCruzdosSantos_D.pdf: 39583926 bytes, checksum: ac69c5a564ed32a9d1eb58ac0e71c1fd (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho definiremos solução fuzzy para problemas que envolvam difusão e exploraremos algumas propriedades importantes como unicidade e estabilidade dessas soluções. Basicamente estamos interessados em considerar algumas características importantes desses problemas difusivos como incertos, para isso, usaremos o conceito de numero fuzzy. Termos como coeficiente de difusão e condição inicial serão considerados como incertos e através da extensão de Zadeh aplicado a solução da equação determinística associada ao problema teremos a solução fuzzy. Serão obtidas também soluções via base de regras, utilizando sistemas dinâmicos pfuzzy, garantindo assim, uma maneira eficiente e prática de obtermos, boas respostas para os problemas, sem necessariamente termos as soluções explícitas. Aplicações desses resultados também serão apresentados / Abstract: This work will define fuzzy solution for problems involving di_usion and explore some important properties such as uniqueness and stability of these solutions. Basically we are interested in considering some important features of these diffusion problems as uncertain and, we use the concept of fuzzy numbers for this. Terms such as diffusion coefficient and initial condition are considered as uncertain and by the extension of Zadeh's solution applied to deterministic equation associated with the problem we have the fuzzy solution. Solutions for rule-base situations are also obtained, using p-fuzzy dynamic systems, thus guaranteeing an, efficient and practical way of obtaining adequate answers to the problems, not necessarily under the explicit solutions. Applications of these results will also be discussed / Doutorado / Matematica Aplicada / Doutor em Matemática Aplicada