BDDC and FETI-DP under Minimalist Assumptions

The FETI-DP, BDDC and P-FETI-DP preconditioners are derived in a particulary simple abstract form. It is shown that their properties can be obtained from only on a very small set of algebraic assumptions. The presentation is purely algebraic and it does not use any particular definition of method components, such as substructures and coarse degrees of freedom. It is then shown that P-FETI-DP and BDDC are in fact the same. The FETI-DP and the BDDC preconditioned operators are of the same algebraic form, and the standard condition number bound carries over to arbitrary abstract operators of this form. The equality of eigenvalues of BDDC and FETI-DP also holds in the minimalist abstract setting. The abstract framework is explained on a standard substructuring example.Comment: 11 pages, 1 figure, also available at http://www-math.cudenver.edu/ccm/reports

Self-repairing control for damaged robotic manipulators

Algorithms have been developed allowing operation of robotic systems under damaged conditions. Specific areas addressed were optimal sensor location, adaptive nonlinear control, fault-tolerant robot design, and dynamic path-planning. A seven-degree-of-freedom, hydraulic manipulator, with fault-tolerant joint design was also constructed and tested. This report completes this project which was funded under the Laboratory Directed Research and Development program

Entwicklung von Strukturmodellen für Hydroxy-Interkalierte Tonminerale zur quantitativen Rietveld-basierten Phasenanalyse von Böden

Chemische und physikalische Bodeneigenschaften werden entscheidend vom Tongehalt und der Zusammensetzung der Tonfraktion geprägt. Tonminerale pedogenen Ursprungs können dabei sehr komplex sein. Insbesondere unter sauren Bedingungen kann gelöstes Al in den Zwischenschichten quellfähiger 2:1 Tonminerale (Smectit, Vermiculit) durch die Bildung nicht austauschbarer Al-Polymere gebunden werden. So kann eine Reihe sogenannter Hydroxy-Interkalierter Minerale (HIM) entstehen. Gegenwärtig entziehen sich diese Phasen jedoch einer verlässlichen Quantifizierung mittels Röntgenbeugung und Rietveld-Analyse, da hierfür keine kristallografischen Strukturmodelle vorliegen. Ziel unseres Projektes ist daher die Entwicklung von Strukturmodellen für die quantitative Beschreibung pedogener HIM-Phasen, welche folgende Schritte umfasst: (1) Identifizierung wichtiger natürlich vorkommender HIM in Böden unterschiedlichen Verwitterungsgrades, (2) Abtrennung/Herstellung phasenreiner Proben zur Prüfung/Verbesserung des Strukturmodells, sowie (3) Überprüfung des Strukturmodells an natürlichen Proben (Phasengemischen). Die Identifizierung typischer HIM wurde anhand einer 120.000 Jahre alten Bodenchronosequenz (Franz-Josef Gletscher, Neuseeland) vorgenommen. Hierbei konnten diverse intermediäre Phasen wie z.B. Vermiculit, Chlorit und Chlorit-Hydroxy-Interkalierter Smectit identifiziert werden, weshalb Hydroxy-Interkalierter Smectit (HIS) als erstes zu erstellendes Strukturmodell ausgewählt wurde. Da sich HIM generell im gleichen Korngrößenbereich anderer Tonminerale befinden, bzw. mit diesen verwachsen sind, können sie nicht phasenrein abgetrennt werden, wie für den zweiten Schritt der Modellentwicklung notwendig. Aus diesem Grund wurde im Labor eine Probenserie von 7 HIS aus natürlichem Smectit (Bentonit von Milos, Griechenland) mit unterschiedlichem Grad der Al-Belegung (0-100%) hergestellt. Hierfür wurde zu 6 Teilproben 0,1 mol/L AlCl3 gegeben und mit 0,3 mol/L NaOH Lösung bis pH=5,5 titriert. Die Teilproben unterschieden sich anhand der Volumina 0,1 mol/L AlCl3 Lösung sowie den Reaktionszeiten. Eine siebte Teilprobe wurde nicht behandelt (0% Belegung). Alle Proben wurden mittels Multimethodeneinsatz charakterisiert. Der vorliegende Beitrag gibt einen Einblick in den Ablauf und die damit verbundenen Schwierigkeiten in der Entwicklung eines Strukturmodells für HIM, welche eine quantitative Beschreibung von Hydroxy-Interkalierten Tonmineralen in Böden zukünftig ermöglichen soll

Structural dynamics modeling and testing of the Department of Energy tractor/trailer combination

This study presents a combined analytical and experimental effort to characterize and improve the ride quality of the Department of Energy tractor/trailer combination. The focus is to augment the experimental test results with the use of a high quality computer model. The discussion includes an overview of the finite element model of the vehicle and experimental modal test results. System identification techniques are employed to update the mathematical model. The validated model is then used to illustrate the benefits of incorporating two major design changes, namely the switch from a separate cab/sleeper configuration to an integrated cab, and the use of a cab suspension system

A versatile method for simulating pp -> ppe+e- and dp -> pne+e-p_spec reactions

We have developed a versatile software package for the simulation of di-electron production in $pp$ and $dp$ collisions at SIS energies. Particular attention has been paid to incorporate different descriptions of the Dalitz decay $\Delta \to N e^+e^-$ via a common interface. In addition, suitable parameterizations for the virtual bremsstrahlung process $NN \to NN e^+e^-$ based on one-boson exchange models have been implemented. Such simulation tools with high flexibility of the framework are important for the interpretation of the di-electron data taken with the HADES spectrometer and the design of forthcoming experiments

First Measurement of Antikaon Phase-Space Distributions in Nucleus-Nucleus Collisions at Subthreshold Beam Energies

Differential production cross sections of K$^-$ and K$^+$ mesons have been measured as function of the polar emission angle in Ni+Ni collisions at a beam energy of 1.93 AGeV. In near-central collisions, the spectral shapes and the widths of the rapidity distributions of K$^-$ and K$^+$ mesons are in agreement with the assumption of isotropic emission. In non-central collisions, the K$^-$ and K$^+$ rapidity distributions are broader than expected for a single thermal source. In this case, the polar angle distributions are strongly forward-backward peaked and the nonisotropic contribution to the total yield is about one third both for K$^+$ and K$^-$ mesons. The K$^-$/K$^+$ ratio is found to be about 0.03 independent of the centrality of the reaction. This value is significantly larger than predicted by microscopic transport calculations if in-medium modifications of K mesons are neglected.Comment: 16 pages, 3 figures, accepted for publication in Physics Letters

Nucleon-nucleon elastic scattering analysis to 2.5 GeV

A partial-wave analysis of NN elastic scattering data has been completed. This analysis covers an expanded energy range, from threshold to a laboratory kinetic energy of 2.5 GeV, in order to include recent elastic pp scattering data from the EDDA collaboration. The results of both single-energy and energy-dependent analyses are described.Comment: 23 pages of text. Postscript files for the figures are available from ftp://clsaid.phys.vt.edu/pub/said/n