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Evaluation of the ductility demand in partial strength steel structures in seismic areas using non-linear static analysis

Nogueiro, Pedro; Bento, Rita; Silva, Luís Simões da
Fonte: Instituto Politécnico de Bragança Publicador: Instituto Politécnico de Bragança
Tipo: Artigo de Revista Científica
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The performance of a structural system can be evaluated resorting to non-linear static analysis, also commonly referred to as Pushover Analysis, because of the nature of application of lateral loads while defining the capacity of the structure. This analysis involves the estimation of the structural strength and deformation demands and the comparison with the available capacities at desired performance levels. This paper aims at evaluating the seismic response of three steel structures using non-linear static analyses, based on the N2 method, adopted by Eurocode 8, the European seismic code. The results are compared with the ones evaluated by means of non-linear dynamic analyses. As a conclusion it can be ascertained that the non-linear static procedures are an alternative tool in seismic assessment and design, over just a force-based design. For structures that vibrate mainly in the fundamental mode, the pushover analysis applied in this work will provide good estimates of global, as well as local inelastic deformation demands.

Perfomance based design of building structural frames using static non-linear analysis

Barros, R.C.; Braz César, M.T.
Fonte: Civil-Comp Press Publicador: Civil-Comp Press
Tipo: Parte de Livro
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In the design of structures under seismic actions several methodologies can be used to describe the structural seismic response. The recent role of performance based design led to the development and use of methods based on non-linear analysis, namely the so-called pushover analysis. This analysis is a particularly realistic methodology to evaluate the seismic performance of a structural system since the time dependence of the structural behaviour, namely through material and/or geometric non-linearity, is included in the methodology. The pushover analysis is a simplified methodology to obtain the structural response to seismic actions through a non-linear static analysis. This analysis evaluates the performance of the structures through control of its displacements (at local and global levels), still giving information about the ductility and the resistant strength capacity. Several analysis methods have been proposed like the N2-method (Fajfar and Fischinger [1]) that is actually presented in Eurocode 8 (EC8) [2]. The implementation of this methodology in this regulation manifests the relevance of this analysis in the structural design. Therefore, the present study was developed to compile some information about this new dynamic structural analysis and design concept. In this context...

Geometrical nonlinearities on the static analysis of highly flexible steel cable-stayed bridges

Freire, A. M. S.; Negrão, J. H. O.; Lopes, A. V.
Fonte: Universidade de Coimbra Publicador: Universidade de Coimbra
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: aplication/PDF
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An evaluation of the importance of geometrically nonlinear effects on the structural static analysis of steel cable-stayed bridges is presented. A finite element model is analyzed using linear, pseudo-linear and nonlinear methods. The pseudo-linear approach is based on the modified elastic modulus. The nonlinear analysis involves cable sag, large displacement and beam-column effects. The results confirm that both cable sag and large displacement originate the most important nonlinear effects in those structures. Beam-column effects are irrelevant for service loads. Both the pseudo-linear approach and the modified modulus element prove to be very limited or even inappropriate.; http://www.sciencedirect.com/science/article/B6V28-4M6SB97-4/1/de283428716dc4f80f22fb729e9b188d

Comportamento estrutural de pontes estaiadas: comparação de alternativas. ; Structural behavior of cable-stayed bridges: comparison of alternatives.

Torneri, Paola
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 02/09/2002 PT
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45.8%
Nos últimos anos, a utilização de pontes estaiadas tem evoluído rapidamente e novos conceitos estruturais têm surgido, como por exemplo: o desenvolvimento de seções flexíveis e esbeltas, o aumento do comprimento dos vãos e a aplicação de pontes estaiadas em múltiplos vãos. Torna-se necessário portanto uma compreensão profunda do comportamento estrutural desse sistema. No processo de projeto as decisões mais importantes são geralmente feitas nas fases iniciais quando a síntese predomina sobre a análise numérica, tornando fundamental o entendimento do comportamento físico da estrutura na fase de pré-dimensionamento. Na concepção de uma ponte estaiada inúmeras alternativas estruturais são possíveis, por exemplo: pode-se utilizar um ou dois planos de cabos em diferentes arranjos, mastros e tabuleiros com seções transversais diversas e diferentes tipos de vinculação externa. Para um dado problema, mais de uma solução pode ser viável, no entanto algumas delas propiciarão a maior eficiência, sob o ponto de vista de consumo de materiais, facilidades construtivas, prazo de execução e comportamento físico da estrutura. Neste trabalho foram analisadas diferentes concepções estruturais com o objetivo de fornecer subsídios para as decisões tomadas no início do projeto estrutural de uma ponte estaiada. Para tanto...

Comportamento estrutural de pontes estaiadas: efeitos de segunda ordem.; Structural behavior of cable-stayed bridges.

Vargas, Luis Arturo Butron
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 10/07/2007 PT
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45.92%
A evolução das pontes estaiadas modernas mostra a procura da engenharia de pontes por sistemas estruturais cada vez mais leves e esbeltos. No intuito de dar contexto ao problema de análise de estruturas esbeltas, de maneira geral e desde a perspectiva da concepção, se discutem os vários arranjos estruturais que podem se obter ao combinar o pilão, o sistema de suspensão por estais e o tabuleiro, elementos que compõem qualquer sistema estrutural de ponte estaiada. Este trabalho apresenta um método de análise estrutural estático não linear que considera os efeitos decorrentes da mudança da geometria da estrutura sob carregamentos (não linearidade geométrica) e os efeitos da resposta não linear da seção de concreto estrutural quando solicitada por flexão oblíqua composta (comportamento não linear do material). O programa ANLST foi elaborado para obter as relações momento-normal-curvatura e as rigidezes secantes na flexão oblíqua composta para uma seção de concreto de geometria arbitraria, esses resultados são integrados com uma análise elástica de segunda ordem, que é executada no programa SAP2000 para análise estrutural por elementos finitos. Mostra-se a formulação do método de análise elástica de segunda ordem pelo princípio dos deslocamentos virtuais...

Incertezas de modelo na análise de torres metálicas treliçadas de linhas de transmissão; Model uncertainties in the transmission lines latticed steel towers analysis

Kaminski Junior, Joao
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
POR
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Incertezas de modelo invadem todos os estágios de uma análise de confiabilidade estrutural, desde a determinação das ações e do próprio sistema estrutural, até o processo pelo qual o efeito destas ações é avaliado. Neste trabalho, o enfoque é dado nesse último tópico, mais especificamente na avaliação das incertezas de modelo mecânico em torres metálicas treliçadas de linhas de transmissão (LT), o qual tem permanecido ignorado nas estimativas de confiabilidade até então, em parte devido a sua natureza elusiva. Logo, o problema consiste em avaliar as incertezas na predição da resposta estrutural, uma vez que todos os parâmetros que definem as ações externas e o próprio sistema são claramente definidos. A principal motivação deste trabalho partiu de um estudo conduzido pela CIGRÉ sobre torres metálicas treliçadas de LT submetidas a cargas estáticas, o qual sugere que as incertezas de modelo neste tipo de estrutura são relevantes e não podem ser desprezadas, podendo influenciar significativamente na estimativa da confiabilidade. Neste trabalho, são avaliados diferentes modelos mecânicos de torres de LT sujeitos a ações estáticas, além de modelos de torres e trechos de LT submetidos à ação dinâmica de ruptura de cabo...

Análise estática e dinâmica de estruturas delgadas de materiais compostos laminados incluindo materiais piezelétricos; Static and dynamic analysis of thin laminated composite structures with piezoelectric materials

Isoldi, Liércio André
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
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Sabe-se que materiais compostos laminados são, hoje em dia, geralmente usados nas indústrias aeronáutica, aeroespacial, naval e outras, principalmente por causa de suas atrativas propriedades se comparadas aos materiais isotrópicos, como alta rigidez/peso, alta resistência, alto amortecimento e boas propriedades relacionadas ao isolamento térmico e acústico, entre outras. Porém, o comportamento de estruturas feitas de materiais compostos pode ser aperfeiçoado através da utilização de materiais inteligentes. Dentre os diferentes tipos comercialmente disponíveis de materiais inteligentes, os materiais piezelétricos são amplamente usados como sensores e atuadores para o monitoramento e controle de estruturas. O efeito piezelétrico direto define que uma deformação mecânica aplicada ao material é convertida em uma carga elétrica. Por outro lado, o efeito piezelétrico inverso define que um potencial elétrico aplicado ao material é convertido em deformação mecânica. Estes efeitos governam a interação eletromecânica nos materiais piezelétricos. O Método dos Elementos Finitos, uma ferramenta amplamente reconhecida e poderosa para a análise de estruturas complexas, é capaz de realizar a integração dos componentes inteligentes e das partes estruturais clássicas. Sendo assim...

Otimização de forma estrutural e aerodinâmica usando análise IsoGeométrica e Elementos Finitos; Structural and aerodynamic shape optimization using isogeometric and finite element analysis

Espath, Luis Felipe da Rosa
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
POR
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55.92%
Neste trabalho buscou-se consolidar aspectos referentes à otimização de problemas envolvidos na mecânica dos meios contínuos, envolvendo diferentes áreas do conhecimento, tais como: otimização matemática, diferenciação automática, análise estrutural, análise aerodinâmica, parametrização de curvas, superfícies e sólidos do tipo B-spline racionais não-uniformes (NURBS, acrônimo do inglês), análise IsoGeométrica (IGA, acrônimo do inglês) e análise por Elementos Finitos (FEA, acrônimo do inglês). Como objetivo final busca-se otimizar formas de cascas estruturais e formas de corpos aerodinâmicos imersos em escoamentos compressíveis. No que concerne à análise estrutural, esta é realizada via análise IsoGeométrica utilizando elementos sólidos para modelar cascas. Uma cinemática co-rotacional abrangente e precisa baseada na exata decomposição polar é desenvolvida, para lidar com problemas estáticos e dinâmicos altamente não lineares. Na análise estática foram implementados o método de Newton-Raphson e controle de deslocamentos generalizado, para problemas dinâmicos foram implementados o método -generalizado (G ) e o método energia momento generalizado (GEMM+ ). A análise aerodinâmica é realizada via análise por Elementos Finitos para modelar escoamentos compressíveis viscosos e não viscosos em regimes transônicos e supersônicos. Um esquema característico baseado na separação da equação de momento (CBS...

Determination of material/geometry of the section most adequate for a static loaded beam subjected to a combination of bending and torsion

Silva, Hugo Miguel; Meireles, José F.
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2013 ENG
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45.65%
The acceleration of industrial machines mobile parts has been increasing over the last few years, due to the need of higher production in a short period of time. The machines were dimensioned for a lower value of acceleration, which means there is not enough rigidity for the correct operation at much higher accelerations. Nowadays, the accelerations can be near 12 times the acceleration of gravity. There is the need of improving rigidity to make possible the correct machine operation without undesired vibrations that can ultimately lead to failure. The main applications of this work are plotters and laser cutting machines. To improve rigidity, one must improve the relevant material properties, and the relevant geometric variables of the model.[1] A novel Finite Element Model Updating methodology is presented in this paper. The considered models were : a ribbed plate and a tubular beam. The models were built by means of the Finite Element Method (FEM), and MATLAB was used to control the optimization process, using a programming code. Both material properties and geometric parameters were optimized. The main aim of the materials modeling is to know how the value of the objective function changes with the value of the material properties. Materials selection was performed...

Determination of the material/geometry of the section most adequate for a static loaded beam subjected to a combination of bending and torsion

Silva, Hugo Miguel
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Publicado em //2011 ENG
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65.83%
Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais; The Finite Element Method (FEM) is widely used to solve structural analysis problems. In this work, a novel Finite Element Model Updating methodology for static analysis is presented. The aim of the work is to improve the quality of the results using the Finite Element Updating techniques, by optimizing geometric parameters of the models and material properties in order to minimize deflection. Deflection can be minimized by increasing the Inertia moment of the section and/or Young modulus of the material. The Young modulus can be optimized by selecting an adequate material. In this work, material selection charts were used to determine the most reliable material. The selected material was then tested by tensile and extensometry tests to obtain Young modulus, Yield stress, and Poisson coefficient. The Inertia moment can be maximized by improving the geometry of the section, such as adding ribs or webs. A substantial improvement of the deflection can be achieved, but, in order to obtain the best results, optimization must be used. A MATLAB program was used to optimize the ANSYS models using a programming code. In order to know if the results are getting worse or better in relation to the previous iterations...

Sensitivity analysis of the seismic behavior of ancient masonry buildings

Meneses, Maria Francisca Nobre
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Dissertação de Mestrado
Publicado em //2013 ENG
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45.75%
Dissertação de mestrado em Structural Analysis of Monuments and Historical Constructions; The study of the vulnerability of ancient buildings is receiving much attention in the recent decades due to the increasing interest in the conservation of the built heritage and the awareness that life and property must be preserved. The different types of masonry present common features that provide high seismic vulnerability to these buildings, such as the high specific mass, the low tensile strength, the low to moderate shear strength and the low ductility. In addition to the influence of the material properties, the seismic behavior of ancient masonry buildings depends on factors such as the geometry of the structure, connections between orthogonal walls, connections between structural walls and floors, connections between walls and roof, the foundation behavior, the stiffness of the floors and the behavior of the non-structural elements. The present study aims at evaluating the variation on response of the structure varying the material and geometrical properties of the ancient masonry buildings. The response is obtained through the non linear dynamic and static analysis with time integration and is focused on the dynamic behavior of the masonry walls and timber floors. First...

CS-ASA: a new computational tool for advanced analysis of steel frames

Silva,Andréa Regina Dias da; Prado,Ícaro Machado; Silveira,Ricardo Azoubel da Mota
Fonte: Escola de Minas Publicador: Escola de Minas
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/09/2013 EN
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A new computational tool for advanced static and dynamic analyses of steel framed structures based on the Finite Element Method has been developed and is presented herein. Two sources of nonlinearity can be considered in these analyses, i.e.: the geometric, which considers the nonlinear effects of structure displacements; and the physical, which considers the nonlinear effects of the mechanical characteristics of the material used in civil construction. Loading, geometric and residual stress imperfections can also be considered. To illustrate some of the features and capabilities that differentiate this tool from existing commercial programs, static and dynamic stability analyses of some structural systems with rigid and semi-rigid connections are evaluated. The results obtained by other researchers are used to validate the nonlinear formulations and numerical solution methodologies implemented in CS-ASA, and to attest the efficiency of the structural analysis program presented herein.

Iterative strategies associated with the normal flow technique on the nonlinear analysis of structural arches

Maximiano,Dalilah Pires; Silva,Andréa Regina Dias da; Silveira,Ricardo Azoubel da Mota
Fonte: Escola de Minas Publicador: Escola de Minas
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/06/2014 EN
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45.85%
A large part of the numerical procedures for obtaining the equilibrium path or load-displacement curve of structural problems with static nonlinear behavior is based on the Newton-Raphson iterative scheme to which are coupled the path-following methods. In this context, this study uses one technique, referred to as normal flow, in the process of obtaining the approximate nonlinear static response of structural systems. Basically, this technique is an adaptation made with in the Newton-Raphson iterative scheme in an attempt to speed up the nonlinear solution process and/or remove convergence problems. To overcome the critical points and to trace the whole nonlinear equilibrium path, three different strategies are used in association with the normal flow technique: the cylindrical arc-length, the minimum residual displacement norm and the generalized displacement. With this procedure, the performance of these strategies when associated with the normal flow technique is valued. Two arches with highly nonlinear load-displacement curves are used in the study. The results obtained demonstrated that the association of the generalized displacement strategy with the normal flow technique contributes to the improvement of the nonlinear solution methodology.

Mining structural and behavioral patterns in smart malware

Suárez de Tangil Rotaeche, Guillermo Nicolás
Fonte: Universidade Carlos III de Madrid Publicador: Universidade Carlos III de Madrid
Tipo: Tese de Doutorado
ENG
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Smart devices equipped with powerful sensing, computing and networking capabilities have proliferated lately, ranging from popular smartphones and tablets to Internet appliances, smart TVs, and others that will soon appear (e.g., watches, glasses, and clothes). One key feature of such devices is their ability to incorporate third-party apps from a variety of markets. This poses strong security and privacy issues to users and infrastructure operators, particularly through software of malicious (or dubious) nature that can easily get access to the services provided by the device and collect sensory data and personal information. Malware in current smart devices—mostly smartphones and tablets—has rocketed in the last few years, supported by sophisticated techniques (e.g., advanced obfuscation and targeted infection and activation engines) purposely designed to overcome security architectures currently in use by such devices. This phenomenon is known as the proliferation of smart malware. Even though important advances have been made on malware analysis and detection in traditional personal computers during the last decades, adopting and adapting those techniques to smart devices is a challenging problem. For example...

Análise estática não linear de um edifício em betão armado

Teixeira, Diogo Miguel Guerreiro
Fonte: Instituto Politécnico de Lisboa Publicador: Instituto Politécnico de Lisboa
Tipo: Dissertação de Mestrado
Publicado em /12/2014 POR
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46%
A crescente preocupação com os efeitos da atividade sísmica nas construções a par das novas formas que a arquitetura moderna proporciona, impõe à engenharia desafios cada vez mais interessantes. No decorrer dos últimos anos, foi incontestavelmente reconhecido que o projeto sísmico de estruturas não pode deixar de considerar a capacidade de dissipação da energia por parte destes. No dimensionamento sísmico, de maneira a não encarecer o projeto e/ou obra, admite-se que as estruturas podem deformar para além do seu limite elástico, controlando o seu nível de deslocamentos local e global. No EC 8-1 [60] são apresentados diversos métodos de análise sísmica, sendo uns mais complexos e mais morosos do que outros. Dependendo das características e do tipo deestruturas, os métodos de análise possíveis são os métodos de análise linear, destacandose as análises estáticas equivalentes e as dinâmicas por espetro de resposta; e os métodos de análise não linear, destacando-se as análises estáticas de aplicação progressiva de cargas laterais e/ou deslocamentos e as análises dinâmicas de avaliação da resposta estrutural ao longo do tempo. Em termos de dimensionamento sísmico...

Linear structural stress analysis of a hull girder penetration and a short longitudinal bulkhead using finite element modeling.

Baumann, Gregg W.
Fonte: Monterey, California. Naval Postgraduate School Publicador: Monterey, California. Naval Postgraduate School
Tipo: Tese de Doutorado Formato: ix, 49 p.;28 cm.
EN_US
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55.78%
Approved for public release; distribution unlimited.; The objective of this study is to investigate structural shadow zones encountered in shipbuilding design using the I-DEAS (Integrated Design Engineering Analysis Software) software. The term 'shadow zone' refers to areas of low stress concentrations that are caused by lines of stress bending around structural discontinuities. Two ship design situations frequently encountered that result in shadow zones are hull girder penetrations and short structural longitudinal bulkheads. In both of these situations, a long-used rule of thumb is to construct a line with a slope of 1:4 originating from the. discontinuity that encompasses the area of low stress. The material within this line is then considered ineffective when computing the section modulus. This can prove to be expensive. However, powerful finite element analysis software is readily available that can analyze the shadow zones in greater detail and possibly minimize the area considered ineffective. This study uses the I-DEAS software to develop finite element models of the cited design situations for a U.S. Navy Frigate, FFG-7 class of ship. It conducts a static structural linear analysis of the ship balanced on a trochoidal wave of height 1.1 VL. The results generated in this study validate the rule of thumb in both situations; http://archive.org/details/linearstructural00baum; Lieutenant...

Toward a Security Domain Model for Static Analysis and Verification of Information Systems

Shaffer, Alan; Auguston, Mikhail; Irvine, Cynthia E.; Levin, Tim.
Fonte: OOPSLA Workshop on Domain-Specific Modelling (DSM '07). Montreal, Canada. Publicador: OOPSLA Workshop on Domain-Specific Modelling (DSM '07). Montreal, Canada.
Tipo: Artigo de Revista Científica
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55.69%
OOPSLA Workshop on Domain-Specific Modeling (DSM '07). Montreal, Canada.; Evaluation of high assurance secure computer systems requires that they be designed, developed, verified and tested using rigorous processes and formal methods. The evaluation process must include correspondence between security policy objectives, security specifications, and program implementation. This research presents an approach to the verification of programs represented in a specialized Implementation Modeling Language (IML) using a formal security Domain Model (DM). The DM is comprised of an invariant part, which defines the generic concepts of program state, information flow, and other security properties; and a variable part, specifying the behavior of the target program. The DM is written using the Alloy formal specification language, and its verification is accomplished using the Alloy Analyzer tool. It was found that, by separating the structural framework of the security policy from the semantics of the target program, efficiency of the Alloy Analyzer in detecting execution paths that violate the security properties specified in the DM is significantly improved.

Automata-based Static Analysis of XML Document Adaptation

Solimando, Alessandro; Delzanno, Giorgio; Guerrini, Giovanna
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 08/10/2012
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45.69%
The structure of an XML document can be optionally specified by means of XML Schema, thus enabling the exploitation of structural information for efficient document handling. Upon schema evolution, or when exchanging documents among different collections exploiting related but not identical schemas, the need may arise of adapting a document, known to be valid for a given schema S, to a target schema S'. The adaptation may require knowledge of the element semantics and cannot always be automatically derived. In this paper, we present an automata-based method for the static analysis of user-defined XML document adaptations, expressed as sequences of XQuery Update update primitives. The key feature of the method is the use of an automatic inference method for extracting the type, expressed as a Hedge Automaton, of a sequence of document updates. The type is computed starting from the original schema S and from rewriting rules that formally define the operational semantics of a sequence of document updates. Type inclusion can then be used as conformance test w.r.t. the type extracted from the target schema S'.; Comment: In Proceedings GandALF 2012, arXiv:1210.2028

Interval-based parameter identification for structural static problems

Xiao, Naijia; Fedele, Francesco; Muhanna, Rafi
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
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55.72%
We present an interval-based approach for parameter identification in structural static inverse problems. The proposed inverse formulation exploits the Interval Finite Element Method (IFEM) combined with adjoint-based optimization. The inversion consists of a two-step algorithm: first, an estimate of the parameters is obtained by means of a deterministic iterative solver. Then, the algorithm switches to the interval extension of the previous solver, using the deterministic estimate of the parameters as an initial guess. The iterations are terminated based on a new containment-stopping criterion, which is intrinsic to intervals. Various numerical examples show that the proposed method provides guaranteed interval enclosures of the parameters.

The static analysis of a complex optical-mechanical system utilizing the finite element method

Kciuk, Thaddeus A.
Fonte: Rochester Instituto de Tecnologia Publicador: Rochester Instituto de Tecnologia
Tipo: Tese de Doutorado
EN_US
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45.72%
This thesis utilizes the finite element method (MSC/NASTRAN) to perform an analysis on an optical-mechanical laser scanner used in the imaging industry. A Normal Modes analysis was conducted to determine the real eigenvalues and their associated eigenvectors. The results of the analysis (modal frequencies and modal shapes) were then compared with empirical data measured using a FFT (Fast Fourier Transform) analyzer with modal software (Hewlett Packard 5423A Dynamic Signal Analyzer). The dynamic characteristics of the system optical output beam and optical components were evaluated by simulating the optical components using rigid bar elements. A modal frequency response analysis was performed to determine the motion (amplitude and direction) of the system optical output beam at the focal point of the system.