Made available in DSpace on 2014-12-17T14:53:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoPLN_DISSERT.pdf: 2086259 bytes, checksum: 2a57554e118e00d9a44cdf572e29af7a (MD5) Previous issue date: 2010-12-23 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This paper presents metaheuristic strategies based on the framework of evolutionary algorithms (Genetic and Memetic) with the addition of Technical Vocabulary Building for solving the Problem of Optimizing the Use of Multiple Mobile Units Recovery of Oil (MRO units). Because it is an NP-hard problem, a mathematical model is formulated for the problem, allowing the construction of test instances that are used to validate the evolutionary metaheuristics developed / O presente trabalho apresenta estrat?gias metaheur?sticas baseadas no framework dos Algoritmos Evolutivos (Gen?ticos e Mem?ticos) com a adi??o da t?cnica Vocabulary Building para a resolu??o do Problema de Otimiza??o do Emprego de Unidades M?veis de Pistoneio (UMPs). Por se tratar de um problema NP-?rduo, uma modelagem matem?tica ? formulada para o problema, permitindo a constru??o de inst?ncias testes que s?o utilizadas para validar as metaheur?sticas evolutivas desenvolvidas

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:53:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FabioFCF.pdf: 875120 bytes, checksum: 089fb9e8e722351411a9dbd3d86bbef4 (MD5) Previous issue date: 2006-05-19 / The Combinatorial Optimization is a basic area to companies who look for competitive advantages in the diverse productive sectors and the Assimetric Travelling Salesman Problem, which one classifies as one of the most important problems of this area, for being a problem of the NP-hard class and for possessing diverse practical applications, has increased interest of researchers in the development of metaheuristics each more efficient to assist in its resolution, as it is the case of Memetic Algorithms, which is a evolutionary algorithms that it is used of the genetic operation in combination with a local search procedure. This work explores the technique of Viral Infection in one Memetic Algorithms where the infection substitutes the mutation operator for obtaining a fast evolution or extinguishing of species (KANOH et al, 1996) providing a form of acceleration and improvement of the solution . For this it developed four variants of Viral Infection applied in the Memetic Algorithms for resolution of the Assimetric Travelling Salesman Problem where the agent and the virus pass for a symbiosis process which favored the attainment of a hybrid evolutionary algorithms and computational viable / A Otimiza??o Combinat?ria ? uma ?rea fundamental para empresas que buscam vantagens competitivas nos diversos setores produtivos, e o Problema do Caixeiro Viajante Assim?trico, o qual se classifica como um dos mais importantes problemas desta ?rea, devido a ser um problema da classe NP-dif?cil e tamb?m por possuir diversas aplica??es pr?ticas, tem despertado interesse de pesquisadores no desenvolvimento de Metaheur?sticas cada vez mais eficientes para auxiliar na sua resolu??o, como ? o caso do Algoritmo Mem?tico, o qual ? um algoritmo evolutivo que se utiliza dos operadores gen?ticos em combina??o com um procedimento de busca local. Este trabalho explora a t?cnica de Infec??o Viral em um Algoritmo Mem?tico, onde a infec??o substitui o operador de muta??o por conseguir uma r?pida evolu??o ou extin??o de esp?cies (KANOH et al., 1996), proporcionando uma forma de acelera??o e melhoria da solu??o. Para isto se desenvolveu quatro variantes de Infec??o Viral aplicadas no Algoritmo Mem?tico para resolu??o do Problema do Caixeiro Viajante Assim?trico, onde o agente e o v?rus passam por um processo de Simbiose, as quais favoreceram a obten??o de um algoritmo evolutivo h?brido e computacionalmente vi?vel

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:54:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RossanaMSC.pdf: 3237270 bytes, checksum: 01cfb4de4da5c1c94fba895ebbbdddb1 (MD5) Previous issue date: 2009-09-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The bidimensional periodic structures called frequency selective surfaces have been well investigated because of their filtering properties. Similar to the filters that work at the traditional radiofrequency band, such structures can behave as band-stop or pass-band filters, depending on the elements of the array (patch or aperture, respectively) and can be used for a variety of applications, such as: radomes, dichroic reflectors, waveguide filters, artificial magnetic conductors, microwave absorbers etc. To provide high-performance filtering properties at microwave bands, electromagnetic engineers have investigated various types of periodic structures: reconfigurable frequency selective screens, multilayered selective filters, as well as periodic arrays printed on anisotropic dielectric substrates and composed by fractal elements. In general, there is no closed form solution directly from a given desired frequency response to a corresponding device; thus, the analysis of its scattering characteristics requires the application of rigorous full-wave techniques. Besides that, due to the computational complexity of using a full-wave simulator to evaluate the frequency selective surface scattering variables, many electromagnetic engineers still use trial-and-error process until to achieve a given design criterion. As this procedure is very laborious and human dependent, optimization techniques are required to design practical periodic structures with desired filter specifications. Some authors have been employed neural networks and natural optimization algorithms, such as the genetic algorithms and the particle swarm optimization for the frequency selective surface design and optimization. This work has as objective the accomplishment of a rigorous study about the electromagnetic behavior of the periodic structures, enabling the design of efficient devices applied to microwave band. For this, artificial neural networks are used together with natural optimization techniques, allowing the accurate and efficient investigation of various types of frequency selective surfaces, in a simple and fast manner, becoming a powerful tool for the design and optimization of such structures / As estruturas planares peri?dicas bidimensionais, conhecidas como Superf?cies Seletivas de Frequ?ncia, t?m sido bastante estudadas por causa da propriedade de filtragem de frequ?ncia que apresentam. Similares aos filtros que operam na faixa tradicional de radiofrequ?ncia, tais estruturas podem apresentar caracter?sticas espectrais de filtros rejeitafaixa ou passa-faixa, dependendo do tipo de elemento do arranjo (patch ou abertura, respectivamente) e podem ser utilizadas em uma variedade de aplica??es, tais como radomes, refletores dicr?icos, filtros de micro-ondas, condutores magn?ticos artificiais, absorvedores etc. Para melhorar o desempenho de tais dispositivos eletromagn?ticos e investigar suas propriedades, muitos estudiosos t?m analisado v?rios tipos de estruturas peri?dicas: superf?cies seletivas de frequ?ncia reconfigur?veis, filtros de m?ltiplas camadas seletivas, al?m de arranjos peri?dicos impressos sobre substratos diel?tricos anisotr?picos e que utilizam geometrias fractais na sua forma??o. Em geral, n?o existe uma solu??o anal?tica diretamente extra?da a partir da resposta em frequ?ncia de um dispositivo; desta forma, a an?lise de suas caracter?sticas espectrais requer a aplica??o de t?cnicas de onda completa rigorosas, como o m?todo da equa??o integral, por exemplo. Al?m disso, devido ? complexidade computacional exigida para a implementa??o destes m?todos, muitos estudiosos ainda utilizam a investiga??o por tentativa e erro, para alcan?ar crit?rios satisfat?rios ao projeto dos dispositivos. Como este procedimento ? muito trabalhoso e dependente do homem, faz-se necess?rio o emprego de t?cnicas de otimiza??o que acelerem a obten??o de estruturas peri?dicas com especifica??es de filtragem desejadas. Alguns autores t?m utilizado redes neurais artificiais e algoritmos de otimiza??o natural, como os algoritmos gen?ticos e a otimiza??o por enxame de part?culas no projeto e otimiza??o das superf?cies seletivas de frequ?ncia. Este trabalho tem como objetivo realizar um estudo mais aprofundado sobre o comportamento eletromagn?tico das estruturas peri?dicas seletivas de frequ?ncia, possibilitando a obten??o de dispositivos eficientes e aplic?veis na faixa de micro-ondas. P ra isto, redes neurais artificiais s?o utilizadas em conjunto com t?cnicas de otimiza??o baseadas na natureza, permitindo a investiga??o precisa e eficiente de v?rios tipos de superf?cies seletivas de frequ?ncia, de forma simples e r?pida, tornando-se, portanto, uma poderosa ferramenta de projeto e otimiza??o de tais estruturas

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FlaviaCC_Capa_ate_pag15.pdf: 8751469 bytes, checksum: df79b8a134d4a6869e65f7ed508775af (MD5) Previous issue date: 2009-11-17 / ln this work, planar quasi- Y agi antennas are investigated based on the concept of the classic Y agi_Uda antennas. These antennas represent improvements on the topologies of the antennas existing printed because they present characteristics of broad bandwidth, excellent radiation diagrams and simple construction. New configurations are adapted for the driver of the antennas, introducing patches elements into the driver. These new configurations are named Patches Elements Anteonas (PEA). This adaptation is obtained from simulations that are executed usiog the software C8T Microwave 8tudio 5. After doing the optimizations, procedures for construction and measurement ofthe prototypes are executed in order to improve the performance of the antennas in such way that they could be used in wireless communication applications, such as Bluetooth, WLAN' s and Wi-Fi. Next, the quasi- Y agi antennas are studied in order to implement them in arrangements. The arrangements construction is based 00 the best driver configuration of the antenna developed in this work. First, a linear arrangement composed by two elements of quasi?Yagi antennas is constructed in such way that the radiation characteristics and the mutual coupling effects could be analyzed. After that, a 90? angle arrangement composed by two elements is studied to observe the effect of circular polarization. Experiments are executed in order to evaluate the arrangements performance. The experimental results show that the analysis made in this work is efficient and accurate. The numerical values obtained for the analyzed parameters of each structure developed are compared with the experimental values. 80, it is possible to observe a good concordance between them. Finally, some future works proposals are presented / Neste trabalho, antenas planares quasi-Yagi s?o estudadas com base no conceito das antenas Yagi-Uda cl?ssicas. Estas antenas representam melhorias sobre as topologias das antenas impressas existentes por apresentarem caracter?sticas de banda larga, excelentes diagramas de irradia??o e constru??o simples. Novas configura??es s?o adaptadas para o driver das antenas, introduzindo elementos patches sobre o driver. Essas novas configura??es s?o chamadas de Antenas de Elementos Patches (AEP). Esta adapta??o ? obtida realizando simula??es de otimiza??o com o aux?lio do software CST Microwave Studio 5. Ap?s as otimiza??es, procedimentos para constru??o e medi??o dos prot?tipos s?o realizados com o objetivo de melhorar o desempenho das antenas para aplica??es de comunica??es sem fio, tais como Bluetooth, WLAN's e Wi-Fi. Posteriormente, as antenas quasi- Yagi s?o estudadas com o intuito de implement?-Ias em arranjos. A constru??o dos arranjos baseia-se na melhor configura??o do driver da antena desenvolvida por este trabalho. Primeiramente, um arranjo linear com dois elementos de antenas quasi-Yagi ? constru?do de tal forma que as caracter?sticas de irradia??o e o efeito do acoplamento m?tuo pudessem ser analisados. Em seguida, um arranjo composto por dois elementos dispostos sob um ?ngulo de 900 ? estudado para se observar o efeito da polariza??o circular. Experimentos s?o executados para avaliar o desempenho dos arranjos. Os resultados dos experimentos demonstram que a an?lise efetuada neste trabalho ? eficiente e precisa. Os valores num?ricos obtidos para os par?metros analisados em cada estrutura desenvolvida s?o comparados com os valores experimentais. Com isso, ? poss?vel observar uma boa concord?ncia entre eles. Por fim, algumas propostas para a realiza??o de trabalhos futuros s?o apresentadas

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BezalielASP_DISSERT.pdf: 2307069 bytes, checksum: aa5ddc5e2ae2722d27d66e85a1e511f1 (MD5) Previous issue date: 2011-08-03 / This work develops a methodology for defining the maximum active power being injected into predefined nodes in the studied distribution networks, considering the possibility of multiple accesses of generating units. The definition of these maximum values is obtained from an optimization study, in which further losses should not exceed those of the base case, i.e., without the presence of distributed generation. The restrictions on the loading of the branches and voltages of the system are respected. To face the problem it is proposed an algorithm, which is based on the numerical method called particle swarm optimization, applied to the study of AC conventional load flow and optimal load flow for maximizing the penetration of distributed generation. Alternatively, the Newton-Raphson method was incorporated to resolution of the load flow. The computer program is performed with the SCILAB software. The proposed algorithm is tested with the data from the IEEE network with 14 nodes and from another network, this one from the Rio Grande do Norte State, at a high voltage (69 kV), with 25 nodes. The algorithm defines allowed values of nominal active power of distributed generation, in percentage terms relative to the demand of the network, from reference values / Neste trabalho, prop?e-se uma metodologia para defini??o dos valores m?ximos de pot?ncia ativa a serem injetados em barras pr?-definidas das redes de distribui??o estudadas, considerando a possibilidade de m?ltiplos acessos de unidades geradoras. A defini??o desses valores m?ximos se obt?m a partir de um estudo de otimiza??o, no qual as novas perdas n?o superam as do caso base, ou seja, sem a presen?a da gera??o distribu?da. No estudo atendem-se as restri??es de carregamentos nos ramos e tens?es do sistema. Para tratar o problema, prop?e-se um algoritmo baseado no m?todo num?rico de otimiza??o nuvem de part?culas, ou particle swarm optimization PSO, aplicado ao estudo de fluxo de carga convencional CA e ao fluxo de carga ?timo para maximiza??o da penetra??o da gera??o distribu?da. Tamb?m se incorporou o m?todo de Newton-Raphson, como alternativa, para a resolu??o do fluxo de carga. Realiza-se a programa??o computacional no software SCILAB. Testa-se o algoritmo proposto com os dados da rede IEEE-14 barras e de uma rede de distribui??o em alta tens?o (69 kV) do Estado do Rio Grande do Norte, com 25 barras. O algoritmo determina valores permitidos de pot?ncia ativa nominal de gera??o distribu?da, em termos percentuais relativos ? demanda da rede, a partir de valores de refer?ncia

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SinaraRM_DISSERT.pdf: 1037040 bytes, checksum: 9dd71f16b45358e60b8b82862adaafc6 (MD5) Previous issue date: 2012-08-15 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This paper presents an evaluative study about the effects of using a machine learning technique on the main features of a self-organizing and multiobjective genetic algorithm (GA). A typical GA can be seen as a search technique which is usually applied in problems involving no polynomial complexity. Originally, these algorithms were designed to create methods that seek acceptable solutions to problems where the global optimum is inaccessible or difficult to obtain. At first, the GAs considered only one evaluation function and a single objective optimization. Today, however, implementations that consider several optimization objectives simultaneously (multiobjective algorithms) are common, besides allowing the change of many components of the algorithm dynamically (self-organizing algorithms). At the same time, they are also common combinations of GAs with machine learning techniques to improve some of its characteristics of performance and use. In this work, a GA with a machine learning technique was analyzed and applied in a antenna design. We used a variant of bicubic interpolation technique, called 2D Spline, as machine learning technique to estimate the behavior of a dynamic fitness function, based on the knowledge obtained from a set of laboratory experiments. This fitness function is also called evaluation function and, it is responsible for determining the fitness degree of a candidate solution (individual), in relation to others in the same population. The algorithm can be applied in many areas, including in the field of telecommunications, as projects of antennas and frequency selective surfaces. In this particular work, the presented algorithm was developed to optimize the design of a microstrip antenna, usually used in wireless communication systems for application in Ultra-Wideband (UWB). The algorithm allowed the optimization of two variables of geometry antenna - the length (Ls) and width (Ws) a slit in the ground plane with respect to three objectives: radiated signal bandwidth, return loss and central frequency deviation. These two dimensions (Ws and Ls) are used as variables in three different interpolation functions, one Spline for each optimization objective, to compose a multiobjective and aggregate fitness function. The final result proposed by the algorithm was compared with the simulation program result and the measured result of a physical prototype of the antenna built in the laboratory. In the present study, the algorithm was analyzed with respect to their success degree in relation to four important characteristics of a self-organizing multiobjective GA: performance, flexibility, scalability and accuracy. At the end of the study, it was observed a time increase in algorithm execution in comparison to a common GA, due to the time required for the machine learning process. On the plus side, we notice a sensitive gain with respect to flexibility and accuracy of results, and a prosperous path that indicates directions to the algorithm to allow the optimization problems with "η" variables / Este trabalho apresenta um estudo avaliativo dos efeitos da utiliza??o de uma t?cnica de aprendizado de m?quina nas caracter?sticas principais de um algoritmo gen?tico (GA) multiobjetivo e auto-organiz?vel. Um GA t?pico pode ser visto como uma t?cnica de busca que ? normalmente aplicada em problemas que envolvem complexidade n?o polinomial. Originalmente, estes algoritmos foram idealizados para criar m?todos que buscam solu??es aceit?veis para problemas em que os ?timos globais s?o inacess?veis ou s?o de dif?cil obten??o. A princ?pio, os GAs consideravam apenas uma fun??o de avalia??o e um ?nico objetivo de otimiza??o. Hoje, entretanto, s?o comuns as implementa??es que consideram diversos objetivos de otimiza??o simultaneamente (algoritmos multiobjetivos), al?m de permitir a altera??o de diversos componentes do algoritmo dinamicamente (algoritmos autoorganiz?veis). Ao mesmo tempo, s?o comuns tamb?m as combina??es dos GAs com t?cnicas de aprendizado de m?quina para melhorar algumas de suas caracter?sticas de desempenho e utiliza??o. Neste trabalho, um GA com recursos de aprendizado de m?quina foi analisado e aplicado em um projeto de antena. Utilizou-se uma t?cnica variante de interpola??o bic?bica, denominada Spline 2D, como t?cnica de aprendizado de m?quina para estimar o comportamento de uma fun??o de fitness din?mica, a partir do conhecimento obtido de um conjunto de experimentos realizados em laborat?rio. Esta fun??o de fitness ? tamb?m denominada de fun??o de avalia??o e ? respons?vel pela determina??o do grau de aptid?o de uma solu??o candidata (indiv?duo) em rela??o ?s demais de uma mesma popula??o. O algoritmo pode ser aplicado em diversas ?reas, inclusive no dom?nio das telecomunica??es, como nos projetos de antenas e de superf?cies seletivas de frequ?ncia. Neste trabalho em particular, o algoritmo apresentado foi desenvolvido para otimizar o projeto de uma antena de microfita, comumente utilizada em sistemas de comunica??o sem fio e projetada para aplica??o em sistemas de banda ultra larga (Ultra-Wideband - UWB). O algoritmo permitiu a otimiza??o de duas vari?veis da geometria da antena - o Comprimento (Ls) e a Largura (Ws) de uma fenda no plano de terra com rela??o a tr?s objetivos: largura de banda do sinal irradiado, perda de retorno e desvio da frequ?ncia central. As duas dimens?es (Ls e Ws) s?o usadas como vari?veis em tr?s distintas fun??es de interpola??o, sendo uma Spline para cada objetivo da otimiza??o, para compor uma fun??o de fitness agregada e multiobjetiva. O resultado final proposto pelo algoritmo foi comparado com o resultado obtido de um programa simulador e com o resultado medido de um prot?tipo f?sico da antena constru?da em laborat?rio. No estudo apresentado, o algoritmo foi analisado com rela??o ao seu grau de sucesso, no que diz respeito a quatro caracter?sticas importantes de um GA multiobjetivo auto-organiz?vel: desempenho, flexibilidade, escalabilidade e exatid?o. Ao final do estudo, observou-se na compila??o do algoritmo um aumento no tempo de execu??o em compara??o a um GA comum, por conta do tempo necess?rio para o processo de aprendizagem. Como ponto positivo, notou-te um ganho sens?vel com rela??o a flexibilidade e a exatid?o dos resultados apresentados, al?m de um caminho pr?spero que indica dire??es para permitir com que o algoritmo permita a otimiza??o de problemas com η vari?veis

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SidneyOL.pdf: 4301786 bytes, checksum: 9f7a7a0d30a925198ccebaa046c885a4 (MD5) Previous issue date: 2009-02-09 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work proposes a computational methodology to solve problems of optimization in structural design. The application develops, implements and integrates methods for structural analysis, geometric modeling, design sensitivity analysis and optimization. So, the optimum design problem is particularized for plane stress case, with the objective to minimize the structural mass subject to a stress criterion. Notice that, these constraints must be evaluated at a series of discrete points, whose distribution should be dense enough in order to minimize the chance of any significant constraint violation between specified points. Therefore, the local stress constraints are transformed into a global stress measure reducing the computational cost in deriving the optimal shape design. The problem is approximated by Finite Element Method using Lagrangian triangular elements with six nodes, and use a automatic mesh generation with a mesh quality criterion of geometric element. The geometric modeling, i.e., the contour is defined by parametric curves of type B-splines, these curves hold suitable characteristics to implement the Shape Optimization Method, that uses the key points like design variables to determine the solution of minimum problem. A reliable tool for design sensitivity analysis is a prerequisite for performing interactive structural design, synthesis and optimization. General expressions for design sensitivity analysis are derived with respect to key points of B-splines. The method of design sensitivity analysis used is the adjoin approach and the analytical method. The formulation of the optimization problem applies the Augmented Lagrangian Method, which convert an optimization problem constrained problem in an unconstrained. The solution of the Augmented Lagrangian function is achieved by determining the analysis of sensitivity. Therefore, the optimization problem reduces to the solution of a sequence of problems with lateral limits constraints, which is solved by the Memoryless Quasi-Newton Method It is demonstrated by several examples that this new approach of analytical design sensitivity analysis of integrated shape design optimization with a global stress criterion purpose is computationally efficient / Neste trabalho prop?e-se uma metodologia computacional para resolver problemas de Otimiza??o de Forma para projeto estrutural. A aplica??o ? particularizada para problemas bidimensionais em estado plano de tens?es, de modo a minimizar a massa atendendo um crit?rio de tens?o. Para atender ao crit?rio param?trico de tens?es ? proposto um crit?rio global de tens?o de von Mises, dessa maneira, amplia-se o crit?rio local de tens?es sobre o dom?nio, visando ? obten??o de programas mais seguros. O problema ? aproximado pelo M?todo dos Elementos Finitos utilizando elementos triangulares da base Lagrangiana padr?o com seis n?s, tendo uma estrat?gia de gera??o autom?tica de malhas baseada em um crit?rio geom?trico do elemento. O modelo geom?trico do contorno material ? definido por curvas param?tricas B-splines. Estas curvas possuem caracter?sticas vantajosas para implementa??o do processo de otimiza??o de forma, que se utiliza dos pontos-chave para determinar o m?nimo do problema. A formula??o do problema de otimiza??o faz uso do M?todo Lagrangiano Aumentado, que transforma o problema de otimiza??o com restri??o, em problema irrestrito. A solu??o da fun??o Lagrangiana Aumentada ? alcan?ada pela determina??o da an?lise das sensibilidades anal?ticas em rela??o aos pontos-chave da curva B-spline. Como conseq??ncia, o problema de otimiza??o reduz-se ? solu??o de uma seq??ncia de problemas de limites laterais do tipo caixa, o qual ? resolvido por um m?todo de proje??o de segunda ordem que usa o m?todo de Quase-Newton projetado sem mem?ria. S?o demonstrados v?rios exemplos para o M?todo de Otimiza??o de Forma integrado a An?lise da Sensibilidade Anal?tica sob o crit?rio global de tens?o de von Mises

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KarilanyDC_TESE.pdf: 5082673 bytes, checksum: 4427463c2d2c4ca61196bdca31ba604e (MD5) Previous issue date: 2014-06-10 / In recent years there has been a significant growth in technologies that modify implant surfaces, reducing healing time and allowing their successful use in areas with low bone density. One of the most widely used techniques is plasma nitration, applied with excellent results in titanium and its alloys, with greater frequency in the manufacture of hip, ankle and shoulder implants. However, its use in dental implants is very limited due to high process temperatures (between 700 C o and 800 C o ), resulting in distortions in these geometrically complex and highly precise components. The aim of the present study is to assess osseointegration and mechanical strength of grade II nitrided titanium samples, through configuration of hollow cathode discharge. Moreover, new formulations are proposed to determine the optimum structural topology of the dental implant under study, in order to perfect its shape, make it efficient, competitive and with high definition. In the nitriding process, the samples were treated at a temperature of 450 C o and pressure of 150 Pa , during 1 hour of treatment. This condition was selected because it obtains the best wettability results in previous studies, where different pressure, temperature and time conditions were systematized. The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope, roughness, microhardness and wettability. Biomechanical fatigue tests were then conducted. Finally, a formulation using the three dimensional structural topology optimization method was proposed, in conjunction with an hadaptive refinement process. The results showed that plasma nitriding, using the hollow cathode discharge technique, caused changes in the surface texture of test specimens, increases surface roughness, wettability and microhardness when compared to the untreated sample. In the biomechanical fatigue test, the treated implant showed no flaws, after five million cycles, at a maximum fatigue load of 84.46 N. The results of the topological optimization process showed well-defined optimized layouts of the dental implant, with a clear distribution of material and a defined edge / Nos ?ltimos anos tem-se observado um grande crescimento em tecnologias para modifica??o de superf?cies de implantes que reduzam o tempo de espera da cicatriza??o, assim como possibilite seu uso com sucesso em ?reas de baixa densidade ?ssea. Dentre as diferentes t?cnicas, a nitreta??o por plasma desponta como forte candidata, uma vez que a mesma j? est? sendo empregada com excelentes resultados no tit?nio e suas ligas, aplicados com maior frequ?ncia na confec??o de implantes de quadril, ombro e tornozelo. Entretanto, seu uso em implantes dent?rios ? bastante limitado devido ?s altas temperaturas do processo (entre 700 C o e 800 C o ) resultando em distor??es nessas pe?as que possuem geometria complexa e alto grau de precis?o. O objetivo deste trabalho ? avaliar a osseointegra??o e resist?ncia mec?nica de amostras de tit?nio grau II nitretadas, atrav?s da configura??o de descarga em c?todo oco. Al?m disto, propor formula??es para determina??o da topologia ?tima estrutural do implante dent?rio em estudo, com o intuito de aperfei?oar sua forma, que seja eficiente, competitiva e com alta defini??o. No processo de nitreta??o, as amostras foram tratadas em temperatura a de 450 oC e press?o de 150 Pa , durante 1 hora de tratamento. Esta condi??o foi escolhida por apresentar os melhores resultados de molhabilidade em trabalhos anteriores, onde sistematizou-se diferentes condi??es de press?o, temperatura e tempo. As amostras tratadas foram caracterizadas por Difra??o de Raios-X, Microscopia Eletr?nica de Varredura, Rugosidade, Microdureza e Molhabilidade. Posteriormente, foram realizados ensaios biomec?nicos de fadiga. Finalizando com uma proposta de formula??o atrav?s do m?todo de otimiza??o topol?gica tridimensional, combinado a um processo de refino h-adaptativo. Os resultados mostraram que a nitreta??o a plasma, utilizando a t?cnica de descarga em c?todo oco, produziu mudan?as na textura superficial dos corpos de prova, aumento da rugosidade superficial, da molhabilidade e da microdureza quando comparado a amostra sem tratamento. No ensaio biomec?nico de fadiga, o implante tratado n?o apresentou sinal de falha, ap?s cinco milh?es de ciclos, a uma carga m?xima de fadiga de 84, 46 N . Os resultados do processo de otimiza??o topol?gica apresentaram leiautes otimizados bem definidos do implante dent?rio, com uma n?tida distribui??o de material e defini??o do contorno.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 UlissesCOF.pdf: 4000133 bytes, checksum: 2f1689ba64508ae157f48710d758ba50 (MD5) Previous issue date: 2007-11-01 / This work presents a spray-dryer designed to oxalate-niobate precursors and suitable for the production of Niobium Carbide. The dryer was intended to produce powders of controlled particle size. First, the precursor is dissolved in water to produce a solution of known concentration and then it is atomized on the spray-dryer to produce the powder. This equipment consists of a 304 stainless steel chamber, 0.48 m x 1.9 m (diameter x length), with a conical shape at the lower portion, which is assembled on a vertical platform. The chamber is heated by three 4 kW electrical resistances. In this process, drying air is heated as it flows inside a serpentine surrounding the chamber, in contrary to more traditional processes in which the hot drying air is used to heat the component. The air enters the chamber at the same temperature of the chamber, thus avoiding adherence of particles on the internal surface. The low speed flow is concurrent, directed from the top to the bottom portion of the chamber. Powders are deposited on a 0.4 m diameter tray, which separates the cylindrical portion from the conical portion of the chamber. The humid air is discharged though a plug placed underneath the collecting tray. A factorial experimental planning was prepared to study the influence of five parameters (concentration, input flow, operation temperature, drying air flow and spray air flow) on the characteristics of the powders produced. Particle size distribution and shape were measured by laser granulometry and scanning electronic microscopy. Then, the powders are submitted to reaction in a CH4 / H2 atmosphere to compare the characteristics of spray-dried powders with powders synthetizided by conventional methods / O presente trabalho consiste em projetar e construir um secador spray com a finalidade de secar precursores do tipo oxalato-niobato de am?nia para obten??o de p?s com granulometria controlada e adequados ? produ??o de carbetos de Ni?bio policristalino. Este precursor ? atualmente obtido com granulometria dispersa, e morfologia n?o uniforme. A secagem em spray pode uniformizar as propriedades de materiais que s?o dissolvidos em ?gua, gerando uma solu??o de concentra??o conhecida que ? ent?o, atomizada no secador spray visando ? obten??o do material na forma de p?. O secador ? constitu?do por uma c?mara de secagem em a?o inox 304 medindo 0,48 m de di?metro por 1,90 m de comprimento, montado em uma plataforma vertical e com formato tronco c?nico na sua parte inferior. A c?mara ? aquecida por tr?s cintas de resist?ncias eletricas com pot?ncia total de 4 kW e o ar ? aquecido ao passar por serpentinas constru?das ao redor da c?mara de secagem. O sistema foi projetado de maneira n?o convencional tendo como objetivo principal a produ??o de p?s de precursores com granulometria fina e com uma boa distribui??o do tamanho das part?culas. Foi realizado um planejamento fatorial experimental visando ? an?lise da influ?ncia de cinco par?metros (concentra??o, vaz?o da alimenta??o, temperatura de opera??o, vaz?o do ar de secagem e vaz?o do ar do atomizador) sobre as caracter?sticas dos p?s obtidos usando-se solu??es de bicarbonato de s?dio. As Caracter?sticas f?sicas foram avaliadas a partir de an?lise de ?rea superficial, DRX, tamanho e forma das part?culas, granulometria a laser e microscopia eletr?nica de varredura. Em seguida foi realizada a secagem do precursor e, os p?s obtidos foram submetidos a rea??es com CH4 / H2 com o objetivo de comparar as caracter?sticas dos p?s oriundos do secador spray e aqueles que n?o tiveram esse tratamento. Os resultados mostraram que o equipamento produziu part?culas de bicarbonato de s?dio com di?metros m?dios de 2,4 a 52,4 μm, conforme as temperatura e vaz?es de alimenta??o, e se mostrou capaz de secar precursores do tipo oxalato-niobato de am?nia sem perda de suas caracter?sticas

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DanielGC_TESE_Capa_pag90.pdf: 3923138 bytes, checksum: b23776867381c62bd332c913640275ac (MD5) Previous issue date: 2013-04-29 / The development of wireless sensor networks for control and monitoring functions has created a vibrant investigation scenario, covering since communication aspects to issues related with energy efficiency. When source sensors are endowed with cameras for visual monitoring, a new scope of challenges is raised, as transmission and monitoring requirements are considerably changed. Particularly, visual sensors collect data following a directional sensing model, altering the meaning of concepts as vicinity and redundancy but allowing the differentiation of source nodes by their sensing relevancies for the application. In such context, we propose the combined use of two differentiation strategies as a novel QoS parameter, exploring the sensing relevancies of source nodes and DWT image coding. This innovative approach supports a new scope of optimizations to improve the performance of visual sensor networks at the cost of a small reduction on the overall monitoring quality of the application. Besides definition of a new concept of relevance and the proposition of mechanisms to support its practical exploitation, we propose five different optimizations in the way images are transmitted in wireless visual sensor networks, aiming at energy saving, transmission with low delay and error recovery. Putting all these together, the proposed innovative differentiation strategies and the related optimizations open a relevant research trend, where the application monitoring requirements are used to guide a more efficient operation of sensor networks / O desenvolvimento de redes de sensores sem fio para fun??es de controle e monitoramento tem criado um pulsante cen?rio de investiga??o, abrangendo desde aspectos da comunica??o em rede at? quest?es como efici?ncia energ?tica. Quando sensores s?o equipados com c?meras para fun??es de monitoramento visual, um novo escopo de desafios ? lan?ado, uma vez que h? uma mudan?a significativa nos requisitos de monitoramento e transmiss?o. Em particular, sensores visuais coletam dados seguindo um modelo direcional de monitoramento, alterando conceitos j? estabelecidos de vizinhan?a e redund?ncia, por?m tornando poss?vel a diferencia??o de sensores pelas suas relev?ncias de monitoramento para a aplica??o. Nesse contexto, propomos que a relev?ncia de monitoramento dos sensores fontes sejam exploradas em conjunto com a codifica??o de imagens por transformada DWT, unindo assim dois diferentes escopos de relev?ncia para a cria??o de novos par?metros de QoS. Essa abordagem inovadora permite uma nova gama de otimiza??es da opera??o da rede, possibilitando aumento de desempenho com pequenas perdas na qualidade global de monitoramento. Al?m da defini??o de um novo conceito de relev?ncia e a proposi??o de mecanismos para suportar sua utiliza??o pr?tica, cinco diferentes otimiza??es da transmiss?o de imagens em redes de sensores visuais sem fio s?o propostas, visando economia de energia, transmiss?o com baixo atraso e recupera??o de erros. Em conjunto, as estrat?gias de diferencia??o e as otimiza??es relacionadas abrem uma importante vertente de pesquisa, onde os requisitos de monitoramento das aplica??es s?o utilizados para guiar uma opera??o mais eficiente da rede