Modellierung maximaler menschlicher Muskelmomente auf Basis digitaler Menschmodelle – am Beispiel der oberen Extremitäten

Als Werkzeuge der virtuellen Ergonomie dienen arbeitswissenschaftliche digitale Menschmodelle zur ergonomischen Gestaltung von Produkten und Arbeitsplätzen. Hohen Weiterentwicklungsbedarf bestimmen ihre Anwender vor allem für die integrierten Kraftanalysen. Eine Möglichkeit zur gelenkwinkel- und kraftrichtungsabhängigen Berechnung statischer Aktionskräfte ohne komplexe Muskelmodellierung basiert auf Muskelmomenten, welche in Maximalmomentkörpern modelliert werden. Die Arbeit schildert und diskutiert detailliert die Berechnung solcher Maximalmomentkörper am rechten Oberarm. Zwei separate Studien ermöglichen die Erstellung und Evaluierung. Im Rahmen der ersten Studie werden maximale Muskelmomente der Hauptbewegungen von Ellenbogen und Schulter in Abhängigkeit der Gelenkwinkelstellungen erfasst und in Polynomen interpoliert. Durch diese gelenkwinkelabhängigen Momente können die Maximalmomentkörper modelliert werden. Im Rahmen der zweiten Studie werden wirkenden Muskelmomente mit den prognostizierten verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Maximalmomentkörper die wirkenden Muskelmomente bei maximalen Kraftaufbringungen im Mittel auf etwa 2 % genau vorhersagen, wobei einen Streubereich von etwa 50 % zu beachten ist. Der Streubereich ist dabei durch eine kritische Diskussion erklärbar und unter anderem den psychophysischen Verfahren einer Maximalkraftmessung zurechenbar.Digital human models as tools of virtual ergonomics serve for the design of products and workplaces. High demands for further development determine their users, for the integrated force analyzes. One way to calculate joint-angle- and force-direction-dependent static forces without complex muscle modeling is based on muscle torques, which are modeled in maximum torque bodies known as “M-Potatos”. This work describes and discusses the calculation of such maximum torque bodies for the right upper arm. Two separate studies allow the preparation and evaluation. The first study explore the maximum muscle torques within the main movement directions of the elbow and shoulder and interpolate them as polynomials of the joint angle position. With these polynomials, the maximum torque bodies can be modeled. The second study compared effective muscle torques with those predicted. The results show that the maximum torque bodies predict the effective muscle moments at maximum isometric force application on average at about 2%, with a range of about 50% to be considered. The range can be explained by a critical discussion and, among other things, attributable to the psychophysical method of a maximum force measurement

Ozeanographie, Produktivität und Meereisverbreitung im Ochotskischen Meer während der letzten ca. 350 ka

Das Ochotskische Meer ist ein Randmeer des Pazifischen Ozeans, das durch starke Variationen in der Produktivität und dem terrigenen Sedimenteintrag infolge von Meereistransport und Flußfracht gekennzeichnet ist. Darüber hinaus bestimmen Veränderungen im hydrologischen Zyklus die Bildung von SOIW (Sea of Okhotsk Intermediate Water), das als Quelle der Zwischenwasserdurchlüftung im N-Pazifik von Bedeutung ist. Mittels Isotopenkurven, gemessen an planktischen und benthischen Foraminiferen, sowie sedimentologischer und geochemischer Untersuchungen an Sedimentkernen und Oberflächenproben aus dem Ochotskischen Meer erfolgt eine Rekonstruktion der paläozeanographischen Verhältnisse für die letzten ca. 350.000 Jahre. Die Datierung und eine Korrelation der Sedimente werden auf der Grundlage einer Sauerstoff-Isotopenstratigraphie, absoluten Sedimentaltern, mit Hilfe der magnetischen Suszeptibilität, sowie einer beckenweiten Tephrachronologie durchgeführt. Die Sedimentationsraten weisen im Ochotskischen Meer starke räumliche und zeitliche Schwankungen auf. Die höchsten Sedimentationsraten treten am Kontinentalhang vor Sachalin auf, welche den Einflußbereich des Amur-Flußes, die Hauptbahn der Meereisdrift und eine erhöhte Produktivität widerspiegeln. Relativ hohe Sedimentationsraten kennzeichen auch die östliche Region vor dem Kontinentalhang Kamtschatkas im Einflußbereich des nährstoffreichen Kamtschatkastromes. In der zentralen und nördlichen Region, beides Bereiche geringer Produktivität und verringerter Terrigenzufuhr, sind die Sedimentationsraten deutlich niedriger. Anhand der Bearbeitung des Oberflächenprobensatzes konnten die (sub-)rezent wirkenden Eintrags-, Transport- und Sedimentationsprozesse identifiziert und charakterisiert werden. d13CN.p.- und d180N.p.-Signale, hohe IRD-, sowie ARTOC-, ARCaCO3- und Opal-Akkumulationsraten kennzeichnen auf der westlichen Seite vor dem Kontinentalhang Sachalins einen dominanten Meereistransport sowie eine Hochproduktivitätsregion im Einflußbereich des Amur. Die östliche Region vor dem Kontinentalhang Kamtschatkas ist infolge des Einflußes des wärmeren und nährstoffreichen Kamtschatkastromes, der die südöstliche Ausdehnung des Meereises begrenzt, geprägt durch einen geringen IRD-Fluß, erhöhte Akkumulationsraten an Produktivitäts-Parametern und markante d13CN.p.- und d180N.p.-Werte. Zeitliche und räumlich stark fluktuierende terrigene, biogene und vulkanogene Sedimenteinträge kennzeichnen die Ablagerungen der letzten ca. 350.000 Jahre, wobei das Sedimentationsmuster vor allem von terrigenen Komponenten bestimmt wird. Sowohl die Gesamtsedimentparameter als auch die Partikelzusammensetzungen erlauben es, glaziale/interglaziale Fluktuationen zu unterscheiden. Erhöhte Anteile an eistransportiertem Material (IRD) charakterisieren vor allem die Kaltzeiten. Während der Warmzeiten ist die Primärproduktion erhöht. Für den letzten Glazial/Interglazialzyklus belegt das aus IRD-Verteilungsmustern abgeleitete Eisdriftmuster einen dominanten Meereistransport im Westteil und größtenteils offene Wasserflächen im Ostteil mit einem mehr oder weniger stark ausgebildeteten, zyklonalen Oberflächenzirkulationssytem. Im Stadium 6 spiegelt der hohe IRD-Fluß im östlichen Teil des Ochotskischen Meeres ein völlig neues Bild wider: Während dieser Kaltphase reichten die Gletscher wahrscheinlich bis an die Küste bzw. bis an den Schelfrand des Ochotskischen Meeres. Infolgedessen scheint auch der Eisbergtransport aus nordöstlicher bzw. östlicher Richtung für diese Zeitscheibe eine Rolle zu spielen. Zu Zeiten von Meeresspiegelabsenkungen kommt es in den Kaltzeiten im Ochotskischen Meer gleichfalls zu mächtigen Methanpulsationen, welche die d13C-Signatur der planktischen Foraminifere N. pachyderma (s) beeinflussen. Sedimentkerne am Kontinentalhang Sachalins erlauben Einblicke in die holozäne Klimageschichte und weisen auf eine kurzfristige Klimavariabilität im Ochotskischen Meer hin, wobei kleinskalige Variationen im Stadium 3 in Beziehung zu den globalen, klimatis chen Wechseln stehen, die in den grönländischen Eiskernen als Dansgaard-Oeschger-Zyklen und in den verschiedenen marinen Sedimentkernen des Nordatlantiks als Heinrich-Ereignisse beschrieben wurden

Resolvent and heat kernel properties for second order elliptic differential operators with general boundary conditions on L^p

Under general (including mixed) boundary conditions, nonsmooth coefficients and weak assumptions on the spatial domain, resolvent estimates for second order elliptic operators in divergence form are proved. The semigroups generated by them are analytic, map into Hölder spaces, are positivity improving, and their heat kernels are Hölder continuous in both arguments. We regard perturbations of the elliptic operator by nonnegative potentials, by first order differential operators and multiplicative perturbations. Finally the results provide that the solutions of the corresponding linear and semilinear parabolic equations are Hölder continuous in space and time

Dinâmicas da temperatura de superfície no município de Porto Alegre : diagnósticos e prognósticos a partir de sensoriamento remoto

No Brasil em 2015 a população urbana era de 85,7%, com a projeção de aumento para 91% em 2050. Entre os impactos causados pelo rápido processo de urbanização estão as mudanças drásticas no uso e cobertura da terra (LULC), alterações meteorológicas e principalmente o aumento da Temperatura de Superfície Terrestre (LST). Sendo assim, a presente pesquisa tem como objetivo o estudo da dinâmica de crescimento urbano no município de Porto Alegre-RS, a partir da recuperação da LST e técnicas de redução de dados de sensoriamento remoto proximal a orbital. A primeira etapa constituiu a análise da evolução da LST entre áreas vegetadas e urbanizadas a partir da correlação de 30 anos de dados calculados de LST e o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI), em três bairros do município de Porto Alegre-RS. A sengunda etapa foi a expansão da área de estudo da primeira etapa, para o limite territorial do município. Nesta etapa, imagens da primavera de 1995, 2006 e 2017 foram utilizadas na caracterização histórica, previsão e relação do crescimento urbano e LST. A terceira etapa compõs uma análise da LST a partir de agrupamentos (k-médias) de NDVI obtidos em 1989 e 2018 especificamente sobre a área urbana dos bairros citados na primeira etapa. Na análise espaço-temporal do LULC e LST da primeira etapa foi possível observar que a retirada de 98% e 79% das áreas de floresta e campo, respectivamente, e o crescimento da mancha urbana de 31% em 1989 para 75% em 2018 contribuiram para o aumento de 4,18°C na LST média entre a primeira e ultima década. Entre os mesmos períodos, a influência sazonal pode ser observada no aumento de 6,36°C no outono, 4,40°C na primavera, 4,09°C no verão e 2,41°C no inverno. Além disso, a relação entre NDVI e LST em áreas urbanizadas mostrou um aumento associado ao coeficiente de correlação de - 0,55 em 1989 para -0,76 em 2018. Na segunda discussão, observou-se o aumento da área urbana de Porto Alegre em 10,16% e aumento 2,03 das áreas com LST entre 35 e 40°C, no período de 1995 a 2017. A previsão para 2028 caracterizou o aumento de 1,41% e 2,33% até 2039 na área urbana e previsão de aumento de 2,39% e 2,64% nas áreas com LST entre 35 e 40°C, respectivamente. Na terceira discussão, a retirada de ~89% da vegetação da área de estudo para ocupação urbana aliada ao aumento de aproximadamente 21% para ~43% das áreas urbanas classificadas como baixo índice de vegetação, ocasionou o aumento da amplitude térmica (diferença de LST média das áreas de baixo e alto NDVI em 1989 e 2018) de 1,12°C. As informações acerca da evolução e previsão da LST frente as mudanças no LULC contribuem para tomada de decisões e mitigação do fenômeno de Ilhas de Calor Urbanas (ICUs) por parte de adminstradores responsáveis pelo planejamento urbano e pela manutenção dos serviços públicos no município de Porto Alegre- RS.In Brazil, in 2015, the urban population was 85.7%, with a projected increase to 91% in 2050. Among the impacts caused by the rapid urbanization process are drastic changes in land use and land cover (LULC), meteorological changes and mainly the increase in the Land Surface Temperature (LST). Thus, this research aims to study the dynamics of urban growth in the city of Porto Alegre-RS, based on the recovery of LST and data reduction techniques from proximal to orbital remote sensing. The first stage consisted of analyzing the evolution of LST between vegetated and urbanized areas based on the correlation of 30 years of data calculated from LST and the Vegetation Index by Normalized Difference (NDVI), in three districts of the city of Porto Alegre-RS. The second stage was the expansion of the study area of the first stage, to the territorial limit of the municipality. In this step, images from the spring of 1995, 2006 and 2017 were used in the historical characterization, forecast and relationship of urban growth and LST. The third stage comprises an analysis of the LST based on groupings (k-means) of NDVI obtained in 1989 and 2018 specifically on the urban area of the neighborhoods mentioned in the first stage. In the spatiotemporal analysis of the LULC and LST of the first stage, it was possible to observe that the removal of 98% and 79% of the forest and field areas, respectively, and the growth of the urban area from 31% in 1989 to 75% in 2018 contributed for the 4.18°C increase in mean LST between the first and last decade. Between the same periods, the seasonal influence can be observed in the increase of 6.36°C in autumn, 4.40°C in spring, 4.09°C in summer and 2.41°C in winter. Furthermore, the relationship between NDVI and LST in urbanized areas showed an increase associated with the correlation coefficient from - 0.55 in 1989 to -0.76 in 2018. In the second discussion, the increase in the urban area of Porto Alegre was observed by 10.16% and a 2.03 increase in areas with LST between 35 and 40°C, in the period from 1995 to 2017. The forecast for 2028 characterized an increase of 1.41% and 2.33% by 2039 in the urban area and a forecast increase of 2.39% and 2.64% in areas with LST between 35 and 40°C, respectively. In the third discussion, the removal of ~89% of the vegetation in the study area for urban occupation, together with the increase from approximately 21% to ~43% of urban areas classified as low vegetation index, caused an increase in the thermal amplitude (difference of LST average of low and high NDVI areas in 1989 and 2018) of 1.12°C. Information about the evolution and prediction of LST in the face of LULC changes contribute to decision-making and mitigation of the phenomenon of ICUs by administrators responsible for urban planning and maintenance of public services in Porto Alegre city

Numerical simulation of the thermal effects of localized fires

The thermal effects of a localized fire bellow a concrete slab with the length of 10 m and the thickness of 30 cm is simulated. The nonlinear equation of heat transfer was solved by finite differences using an implicit scheme. The appropriate mesh size in the direction corresponding to the heat flux resulting from the fire was defined. The temperature results of the two dimensional simulation does not depend on the dimension of the mesh size in the horizontal direction (perpendicular to the heat flux)

Interpolation for function spaces related to mixed boundary value problems

Interpolation theorems are proved for Sobolev spaces of functions on nonsmooth domains with vanishing trace on a part of the boundary

A bi-Lipschitz, volume preserving map from the unit ball onto a cube

We construct two bi-Lipschitz, volume preserving maps from Euclidean space onto itself which map the unit ball onto a cylinder and onto a cube, respectively. Moreover, we characterize invariant sets of these mappings

PLANEJAMENTO ESTRATÉGICO E ALINHAMENTO INSTITUCIONAL NA ÁREA DE SEGURANÇA PÚBLICA: O CASO DO SISTEMA DE SEGURANÇA PÚBLICA DO DISTRITO FEDERAL

Este artigo promove uma análise comparativa dos planejamentos estratégicos das instituições que compõem o sistema de segurança pública do Distrito Federal vis-à-vis à política de segurança pública implementada pelo Governo do Distrito Federal (GDF). A questão de pesquisa pode ser assim enunciada: os planejamentos estratégicos dos órgãos de segurança pública estão bem alinhados com a política de segurança pública adotada pelo governo do Distrito Federal? A metodologia utilizada é uma adaptação do método proposto por Luftman (2000) para análise da maturidade do alinhamento estratégico, tendo como base os critérios de maturidade propostos pelo autor, quais sejam: comunicação, valores/competência, parcerias, governança, estrutura/arquitetura e habilidades. A amplitude de classificação dos critérios de maturidade inclui cinco níveis, a saber: i) alinhamento inexistente/incipiente; ii) alinhamento em processo inicial; iii) alinhamento em processo comprometido; iv) alinhamento gerenciado; v) alinhamento otimizado. O principal achado deste é artigo é categórico: o alinhamento entre a política de segurança pública do Governo do Distrito Federal, “Viva Brasília – O Nosso Pacto Pela Vida” e o planejamento estratégico adotado pelas instituições componentes do sistema segurança pública no Distrito Federal é predominantemente incipiente