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Nas últimas décadas, intensas pesquisas estão sendo desenvolvidas na área de controle ativo de vibrações utilizando estruturas flexíveis e transdutores piezoelétricos distribuídos em sua superfície. Este trabalho possui como objetivo a implementação, identificação e a aplicação do controle ativo de vibrações em barras engastadas. Os transdutores piezoelétricos são fixados próximos à extremidade fixa da barra. Um sistema de aquisição de sinais e de controle é utilizado para gravar os dados experimentais e implementar os projetos dos controladores de vibrações. Para a implementação computacional foi utilizado o software Matlab operando em conjunto com uma placa dSpace DS1104. A identificação do sistema, efetuada a partir da resposta em frequência das barras, é realizada considerando apenas os três primeiros modos de vibração das barras. Um modelo teórico que representa a dinâmica do sistema é apresentado e seus parâmetros são ajustados de acordo com dados experimentais, obtidos em ensaios, com a estrutura flexível. Para o problema de rejeição a perturbações e regulação de posição, são aplicados os métodos de controle conhecidos como Positive Position Feedback (PPF) e de Alocação de Pólos. Resultados experimentais são apresentados para demonstrar a eficácia do controle ativo de vibrações, utilizando transdutores piezoelétricos. / In recent decades, intensive researches have been developed in the area of active vibration control making use of flexible structures and piezoelectric transducers distributed on its surface. This work aims to identify, implement and apply the active control of vibrations in cantilevers beams. The piezoelectric transducers are surface-bonded near the fixed end of cantilever beam. A data acquisition and control system is used to record experimental data and to implement the design of a vibration controller. The software Matlab operating in conjunction with a board dSpace DS1104 was used for the computational implementation. The identification system, made from the frequency response of the cantilevers beams, is performed by considering only the first three modes of vibration of the cantilevers beams. A theoretical model representing the system dynamics is presented and its parameters are adjusted according to experimental data, obtained in tests, with the flexible structure. As for the problem of disturbance rejection and regulation position, control methods known as Positive Position Feedback (PPF) and Pole Placement are applied. Experimental results are presented to demonstrate the effectiveness of active control of vibration using piezoelectric transducers.

Submitted by Suelen Reis (suziy.ellen@gmail.com) on 2013-04-24T13:10:47Z No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO - Marianna Torres.pdf: 3737774 bytes, checksum: dc2fecaa530f7b5bc4c0f507fbe6a184 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Meirelles(rodrigomei@ufba.br) on 2013-05-08T11:48:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO - Marianna Torres.pdf: 3737774 bytes, checksum: dc2fecaa530f7b5bc4c0f507fbe6a184 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-08T11:48:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO - Marianna Torres.pdf: 3737774 bytes, checksum: dc2fecaa530f7b5bc4c0f507fbe6a184 (MD5) Previous issue date: 2009 / A tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) apresenta voxel reduzido, quando comparada à tomografia computadorizada convencional. Além disso, alguns aparelhos permitem a variação do tamanho do voxel para aquisição de imagens. Em geral, quanto menor o tamanho do voxel, melhor será a resolução. No entanto, para o aparelho i-CAT, por exemplo, um voxel menor está atrelado a um tempo de varredura mais longo, o que proporciona algumas desvantagens como maiores possibilidades de movimentação do paciente durante o exame e doses mais elevadas de radiação. Este trabalho tem como objetivo avaliar doses referenciais – produto dose-área (PDA) e dose de entrada na pele (DEP) – e acurácia de mensurações lineares feitas na mandíbula através de imagens de TCFC adquiridas com diferentes tamanhos de voxel, a fim de estabelecer o melhor protocolo a ser utilizado para realização de mensurações lineares. Oito mandíbulas secas foram submetidas a exames de TCFC, usando o aparelho i-CAT, a partir de quatro protocolos, a saber: p1) voxel de 0,2mm, 40seg e 46,72mAs; p2) voxel de 0,25mm, 40seg e 46,72mAs; p3) voxel de 0,3mm, 20seg e 23,87mAs; p4) voxel de 0,4mm, 20seg e 23,87mAs. A quilovoltagem permaneceu constante (120kVp). Para avaliação da acurácia das mensurações lineares, cortes tomográficos com visualização mais central dos marcadores, colocados em seis sítios em cada mandíbula, foram selecionados para realização de medidas verticais e horizontais, com o auxílio da ferramenta de mensuração de linha do Xoran (software do i-CAT). Os valores obtidos das mensurações diretas na mandíbula seca, com uso do paquímetro digital, após secção das mesmas nos sítios pré-estabelecidos, e das mensurações nas imagens tomográficas foram comparados e o erro de mensuração (EM) calculado. Para avaliação das doses referenciais, a medição do DEP foi realizada através do uso de uma câmara de ionização do tipo lápis e para o PDA foi utilizado um aparelho PTW, nos quatro protocolos. Na avaliação da acurácia das mensurações lineares, não houve diferença significativa entre o EM dos protocolos, o que mostra que eles se comportaram iguais quanto à realização de medidas lineares. O EM foi bastante reduzido, uma vez que a média da diferença entre os valores obtidos nas imagens e na mandíbula seca foi menor do que 1mm para todos os protocolos e, em sua grande maioria, sofreram variação para menos. Para avaliação das doses referenciais, detectou-se diferença estatisticamente significante (p<0,001) entre os protocolos, para avaliação do PDA e DEP, sendo que os protocolos p3 e p4 apresentaram doses significantemente menores. A diferença significativa presente entre os protocolos está diretamente relacionada à diferença da miliamperagem e do tempo de varredura. Sendo assim, o uso dos protocolos p3 e p4 devem ser, preferencialmente, indicados na avaliação de mensurações lineares, uma vez que a dose de radiação é significantemente menor quando comparado aos protocolos p1 e p2, sem perda de acurácia das mensurações verticais e horizontais. / Salvador

Introdução: O desenvolvimento da radiologia digital e da tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) permitiu aos profissionais diferentes formas de avaliação das imagens. Entretanto, frente a materiais metálicos, é observada a formação de artefatos tanto na imagem tomográfica, quanto nas radiografias digitais após a aplicação de filtros de processamento. Objetivo: Esta pesquisa objetivou investigar a interferência provocada por materiais metálicos na avaliação da interface osso/implante em radiografias periapicais convencional e digital, e em TCFC. Materiais e Métodos: Foram inseridos implantes de titânio em 74 blocos de costelas bovina frescas. Em 37, a inserção foi em íntima relação com as paredes ósseas (Grupo Controle-GC) e nos outros 37 com um espaço de 0.125 mm (Grupo Teste-GT). As radiografias periapicais foram realizadas com filme convencional e dois sistemas digitais de placa de fósforo. As imagens volumétricas foram adquiridas em dois equipamentos de TCFC. Nos sistemas digitais as imagens foram investigadas com e sem a utilização dos filtros e, nas tomografias, com diferentes protocolos de aquisição. Três examinadores treinados e cegados realizaram a avaliação utilizando uma escala Likert de cinco pontos. Foram utilizados testes de sensibilidade, especificidade e acurácia (área sob a curva ROC) e teste de concordância de Kendall (W). Resultados: Na avaliação radiográfica (ARTIGO I), foi observada maior acurácia do exame convencional e das imagens do sistema VistaScan com filtros Caries2 e Endo e do sistema Express com filtro Sharpen3 na detecção da justaposição entre osso e implante. Na avaliação tomográfica (ARTIGO II), somente as imagens do tomógrafo i-Cat com a resolução de voxel de 0.125mm não apresentaram diferença significativa com a radiografia convencional na acurácia diagnóstica. Conclusão: Na avaliação radiográfica da justaposição entre o osso e o implante, preferência deve ser dada às radiografias convencionais ou às digitais com filtros de realce (Caries2, Endo e Sharpen3). Em caso da existência de exames de TCFC com voxel 0.125 mm, tal avaliação também pode ser realizada. / Introduction: The development of digital radiology and computed tomography cone beam (CBCT) enabled professionals different possibilities of images evaluation. However, when metallic materials are present, artifacts formation can be observed in tomographic images and in digital radiography after processing fiters. Objective: This study investigated the interference caused by metallic materials in bone/implant interface evaluation with conventional and digital periapical radiographs, and CBCT. Materials and Methods: Titanium implants were placed into 74 fresh bovine ribs. In 37, the implants were in close relation with the bone walls (Control Group-CG) and the remaining 37 ribs preparations promoted a 0.125 mm space (Test Group-GT) .The periapical radiographs were taken with conventional film and digital photostimulable phosphor plate (PSP) system of two commercial brands. The volumetric images were acquired in two CBCT equipment. The digital images were investigated with and without the use of processing filters available and the tomographic with different acquisition protocol. Three trained and blinded examiners performed the evaluation using a five points Likert scale. Sensitivity, specificity and accuracy (area under the ROC curve) tests were used and Kendall´s coefficient of concordance (W). Results: In the radiographic evaluation (Article I), there was a higher accuracy to detect the juxtaposition between bone and implant with the conventional radiography and the images of VistaScan system using the Caries2 and Endo filters, and Express system with Sharpen3 filter. In the tomographic evaluation (Article II), only the images with 0.125mm of voxel resolution from i-Cat CBCT showed no significant difference with conventional radiography in the diagnostic accuracy. Conclusion: In radiographic evaluation of juxtaposition between bone and implant preference should be given to conventional radiographs or in digital radiographs to Caries2, Endo and Sharpen3 enhancement filters. In case of the existence of CBCT exams (voxel 0.125mm), such evaluation can also be performed.

Neste trabalho, é apresentado um estudo sobre um sistema de micro geração de energia a partir da vibração de uma viga em balanço utilizando um transdutor piezoelétrico. A análise é feita levando-se em consideração as dimensões da viga utilizada, tipo de gerador piezoelétrico e diferentes tipos de cargas acopladas a este. O sistema de geração tem sua excitação realizada por um atuador piezoelétrico, que é alimentado por uma fonte de tensão com amplitude, frequência e forma de onda ajustáveis. A avaliação da potência de saída e influência dos diferentes tipos de carga acoplados a saída são analisados. As cargas utilizadas são: puramente resistiva, resistiva-capacitiva e não linear, por meio de um retificador de onda completa. Para avaliar experimentalmente os resultados analíticos foi utilizado um protótipo de uma viga em balanço construída com uma barra de alumínio exposta a uma excitação, induzida por um outro transdutor piezoelétrico ligado a uma placa dSpace controlada por um computador. Os parâmetros do sistema são identificados sendo possível determinar sua influência na saída e realizando assim uma análise pontual do micro gerador piezoelétrico quando submetido a uma carga qualquer. Os resultados da geração com os diferentes tipos de cargas são comparados, bem como a influência destas na dinâmica do sistema. As potências máximas são apresentadas em diferentes modos de vibração depois de otimizadas. Foram obtidos os seguintes resultados: 3;357mW com uma resistência de 200k no primeiro modo; 13;17mW com uma resistência de 50k no segundo modo; para o terceiro e quarto modos de vibração a máxima potência é obtida com a resistência de 10k, sendo 10;22mW e 15;63mW, respectivamente. A alteração da frequência de vibração é de aproximadamente 0;2% para os modos de vibração em função da resistência máxima e mínima. Para a carga resistiva-capacitiva, o comportamento da geração não é afetado significativamente para os valores de resistência de 1M e 100k. Com os valores de 10k e 1k a potência ativa se eleva em 30%, aproximadamente. O comportamento da carga não linear é aproximado por uma impedância com característica capacitiva. Sendo que, com a elevação da frequência, a impedância vista pelo gerador piezoelétrico é diminuída. A energia armazenada é de 0;8039mJ, 2;5245mJ e 1;3041mJ para o primeiro, segundo e terceiro modos de vibração, respectivamente. / This work presents a study of a energy harvesting system based on vibration from a cantilever beam utilizing a piezoelectric generator. The analysis considers the dimensions of the beam, type of piezoelectric generator and di erent types of loads coupled. A piezoelectric actuator is handles for the system excitement, powered by a voltage source with adjustable amplitude, frequency and shape. Are evaluate the output power and the in uence of di erent charge types coupled to the piezoelectric generator. The loads are purely resistive, resistive-capacitive and non-linear, by a full-wave bridge recti er. To check experimentally the analytical results, are used a prototype of a cantilever beam constructed with an aluminum bar exposed to an excitation induced by another piezoelectric transducer attached to a dSpace board controlled by a computer. The system parameters are individually identi ed to determine their in uence on output, allowing the punctual analysis of the piezoelectric harvesting when subjected to any load. The results of power generation are compare with di erent types of loads as well as its in uence on the dynamic of the system. After a optimization, the greatest power delivered to the load happen in di erent vibrational modes. We obtain the following results: 3:357mW with a 200k resistance in the rst mode; 13:17mW with a 50k resistance in the second mode, for the third and fourth vibration modes greatest power is obtained with the 10k resistance, being 10:22mW and 15:63mW, respectively. The modi cation of the vibration frequency are approximately 0:2% for all vibration modes depending on the largest and smallest resistance. For the resistive-capacitive load, the generation behavior are not a ect to the 1M and 100k resistance. With the 10k and 1k values, the active power increases by approximately 30%. The nonlinear load behavior are approach by an impedance with capacitive characteristics. With increasing of frequency, the impedance seen by the piezoelectric harvester is decreased. The energy stored is 0:8039mJ, 2:5245mJ and 1:3041mJ for the rst, second and third vibration modes, respectively.

As aplicações envolvendo confinamento e aceleração de feixes de partículas carregadas em canais lineares são inúmeras em diversas áreas do conhecimento. A evolução da engenharia dos aceleradores lineares de partículas de próxima geração está fortemente condicionada ao melhor entendimento de fenômenos não-lineares como a formação de halo, inerentes aos atualmente cada vez mais perscrutados regimes de alta densidade de carga e energia. O presente trabalho visa investigar e caracterizar os aspectos dinâmicos e de equilíbrio envolvidos na transição de um feixe ultra-intenso de partículas com mesma carga de um estado inicial não-estacionário para um final estacionário. A alta densidade de partículas implica que as forças repulsivas naturais neste tipo de sistema sejam imprescindíveis para a sua correta descrição. O feixe em questão evolui em um canal linear encapsulado por um duto circular condutor e é focalizado por um campo magnético constante axial de origem solenoidal. Tal feixe inicialmente encontra-se perfeitamente alinhado com o eixo de simetria do sistema de confinamento magnético, sendo, portanto, as oscilações de sua centróide inexistentes. Por simplicidade, foi imposto também ao feixe o vínculo de simetria azimutal. Como condição inicial, considerou-se o estado não-estacionário do feixe descrito por uma densidade homogênea e outra não-homogênea. No primeiro caso, o descasamento e, no segundo, a magnitude da não-homogeneidade são os fatores precursores da instabilidade inicial que conduz o feixe ao estado de equilíbrio. Para ambos os casos, modelos foram desenvolvidos para determinar quantidades dinâmicas, relacionadas à escala de tempo característica da instabilidade inicial, e de equilíbrio, tais como a emitância e o envelope, grandezas estatísticas estas usualmente de interesse em Física de Feixes. Os resultados obtidos foram comparados com simulações numéricas autoconsistentes e o acordo foi satisfatório. Os modelos demonstraram-se eficientes não somente em prever tais quantidades de interesse como também em elucidar aspectos físicos fundamentais intrínsecos ao comportamento observado nas simulações numéricas autoconsistentes e experimentos. / Applications involving confinement and acceleration of charged particle beams in linear channels are innumerous in many fields of the knowledge. The engineering evolution of next-generation particle linear accelerators is strongly conditioned to the better understanding of nonlinear phenomena like halo formation, inherent to the more and more currently explored regimes of high charge density and energy. The present work aims at investigating and characterizing dynamical and equilibrium aspects involved in the transition of a high-intensity beam of charged particles from an initial non-stationary state to a final stationary state. High particle densities mean that the repulsive forces naturally present in these kinds of systems are essential to their adequate description. The beam under analysis evolves inside a linear channel encapsulated by a circular conductor pipe, and is focalized by a constant axial magnetic field generated by solenoids. Such beam is initially perfectly aligned to the symmetry axis of the magnetic confinement system, being in this way its centroid oscillations non-existent. For simplicity, it has been imposed to the beam the constraint of azimuthal symmetry. As initial condition, the beam non-stationary state has been described by a homogeneous and an inhomogeneous particle density. In the first case, the mismatch and, in the second one, the magnitude of inhomogeneity, are the factors forerunner of the initial instability, which leads the beam to evolve to the equilibrium state. For both cases, models have been developed to determine dynamical quantities, related to the characteristic time scale of the initial instability, and equilibrium quantities, such as the emittance and envelope, usually of interest in Beam Physics. The obtained results have been compared with full self-consistent N-particle beam numerical simulations and the agreement has been reasonable. The models have shown to be efficient not only to predict beam quantities of interest as well as to elucidate fundamental physical aspects intrinsic to the behavior observed in the self-consistent numerical simulations and experiments.

O conhecimento da localização, bem como da configuração das estruturas anatômicas presentes na mandíbula e suas respectivas variações são extremamente importantes para o planejamento de procedimentos cirúrgicos que envolvam este osso. O presente estudo teve como objetivo avaliar a anatomia mandibular e suas variações por meio da tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC) em uma população brasileira. Foram utilizados 1254 exames de TCFC realizados no equipamento I-Cat Next Generation, (Imaging Sciences International®) sob um protocolo com voxel de 0,2 mm, FOV amplo (16cm x 13cm) e tempo de escaneamento de 40 segundos. Três examinadores treinados e calibrados avaliaram os exames por meio do software I-Cat Vision (Imaging Sciences International®). Os dados que foram coletados em um formulário Access (Microsoft® Office) e analisados para prevalência, também foram correlacionados, isolando as variáveis gênero e situação dentária (dentado total, dentado parcial e desdentado total. Os resultados de prevalência foram: forame mentual localizado entre o 1º e 2º pré-molar inferior (91,38%), alça anterior (12,57%), canais acessórios (40%), canal mandibular bífido (CMB) (22%) e canal mandibular corticalizado (33,84%). O canal mandibular, em toda sua extensão, está localizado mais para vestibular nas mulheres, com diferença estatisticamente significante entre gêneros (P=0,002). Não foi encontrada diferença na distância V-L na região de fóvea submandibular entre os gêneros. Os CMBs não tem predileção por gênero (P=0,186), havendo diferença estatisticamente significante entre os tipos (P=0,001), sendo o Retromolar o mais frequente. O uso dos exames de TCFC permitiu identificar características anatômicas mandibulares importantes em uma população brasileira, sugerindo que essas devam ser investigadas antes de intervenções cirúrgicas. / The knowledge of the location, as well as the configuration of the anatomical structures and their respective variations are extremely important for the planning of surgical procedures involving this bone. The aim of this study was evaluate the mandibular anatomy and its variations through Cone Beam Computed Tomography (CBCT) in a Brazilian population. A total of 1254 CBCT scans were performed on the I-Cat Next Generation (Imaging Sciences International®) equipment under a protocol with 0.2 mm voxel, wide FOV (16cm x 13cm) and 40 seconds scanning time. Three trained and calibrated examiners evaluated the exams using I-Cat Vision software (Imaging Sciences International®). The data that were collected in Access form (Microsoft® Office) and analyzed for prevalence. In line, were correlated with gender. The prevalence results were: mental foramen located between the 1st and 2nd lower premolars (91.38%), anterior loop (12.57%), accessory canals (40%), bifid mandibular canal (BMC) (22%) and corticalized mandibular canal (33.84%). The mandibular canal, in all its extension, is located more for vestibular in the women, with statistically significant difference between genders (P = 0,002). There is no difference in V-L distance between genders in submandibular fovea area. The BMCs do not have a gender preference (P = 0.186). However, there is a statistically significant difference between the types (P = 0.001), and Retromolar is the most frequent. The use of CBCT scans allowed the identification of important mandibular anatomical features in a Brazilian population, suggesting that these should be investigated before surgical interventions.

The objective of this study is to investigate the accuracy and computational efficiency of two commonly used formulations for performing the geometrically nonlinear thermal analysis of plane framed structures. The formulations considered are the followings: the Beam-Column formulation and the updated Lagrangian version of the finite element formulation that has been adopted in the commercially well-known software SAP2000. These two formulations are used to generate extensive numerical data for three plane frame configurations, which are then compared to evaluate the performance of the two formulations. The Beam-Column method is based on an Eulerian formulation that incorporates the effects of large joint displacements. In addition, local member force-deformation relationships are based on the Beam-Column approach that includes the axial strain, flexural bowing, and thermal strain. The other formulation, the SAP2000, is based on the updated Lagrangian finite element formulation. The results for nonlinear thermal responses were generated for three plane structures by these formulations. Then, the data were compared for accuracy of deflection responses and for computational efficiency of the Newton-Raphson iteration cycles required for the thermal analysis. The results of this study indicate that the Beam-Column method is quite efficient and powerful for the thermal analysis of plane frames since the method is based on the exact solution of the differential equations. In comparison to the SAP2000 software, the Beam-Column method requires fewer iteration cycles and fewer elements per natural member, even when the structures are subjected to significant curvature effects and to restrained support conditions. The accuracy of the SAP2000 generally depends on the number of steps and/or the number of elements per natural member (especially four or more elements per member may be needed when structure member encounters a significant curvature effect). Succinctly, the Beam-Column formulation requires considerably fewer elements per member, fewer iteration cycles, and less time for thermal analysis than the SAP2000 when the structures are subjected to significant bending effects.

It was not thought that there would be some major flaws in the design of widely used steel moment frames until the Northridge Earthquake hit the California on January 17, 1994. Until then, steel moment frames were practiced as the most ductile system and were used in buildings from few stories to skyscrapers. The heavy devastation from Northridge Earthquake was an alarm for all the people related to the design and construction of such structures and pushed everybody to act fast to find some possible solutions to such never-expected-problems. Following the earthquake, FEMA entered into a cooperative agreement with the SAC joint venture in order to get a transparent picture of the problems in the seismic performance of steel moment frames and to come up with suitable recommendations. The research was specifically done to address the following things: to inspect the earthquake-affected buildings in order to determine the damage incurred in the buildings, to find out ways to repair the damaged buildings and upgrade the performance of existing buildings, and to modify the design of new buildings in order to make them more reliable for seismic performance. Among the various new design suggestions, the Reduced Beam Section (RBS) connection has been one of the most efficient and reliable option for high ductility demands. The purpose of this research was to study the behavior of concrete slabs in the performance of steel moment frames with reduced beam sections based on ductility, strength and stiffness. The slab is an integral part of a building. It is always wiser to consider the slab in order to assess accurately the seismic behavior of a building under the earthquake loading. In this research, two sets of finite element models were analyzed. Each set had one bare steel moment frame and one concrete slab frame which acted as a composite section. The connections were designed using the AISC Seismic Design manual (AISC 2012). The finite element modeling was done using NISA DISPLAY-IV (NISA 2010). All the models, with and without the slab were analyzed under the same boundary conditions and loads. Both non-linear and linear analyses were performed. The results from non-linear analysis were used to compare the ductility and strength whereas linear analysis results were used to compare the stiffness between bare steel and composite frame models.

The main objective of this research was to study the buckling and post-buckling response of axially restrained beam-columns under thermal loading. Also the effects of slenderness ratios on pre-buckling and post-buckling behavior which is neglected in AISC specification was examined. The results of this study indicate that: a) Both the deflection and end moment amplification factors are significantly smaller for the restrained beam-columns subjected to temperature increase than the corresponding unrestrained beam-columns subjected to (mechanical) axial loads. b) The deflection amplification factors tend to decrease with decreasing ratio of end moments. However, reverse seems to occur for the moment amplification factors and as the moment amplification factors tend to increase with decreasing moment ratio particularly in the pre-buckling and the initial post-buckling range (0.1 < T/Tcr < 1.5). c) The thermal amplification factors tend to be smaller than the AISC values even in the pre-buckling range with those for the slender beam-columns significantly smaller than those for the shorter beam-columns.