Integración numérica de problemas de trayectorias

Llamamos problema de trayectorias al consistente en la determinación de la curva que describe en el espacio de las fases la solución de un problema de Cauchy para un sistema autónomo de ecuaciones diferenciales ordinarias. Presentamos la formulación, estudio del error de truncación local en función de elementos geométricos de la curva y experimentación numérica de varios métodos en diferencias finitas específicamente diseñados para la integración numérica de ese problema.Peer Reviewe

Vibroacoustic coupling and transmission paths

This dissertation deals with four topics. The first three are in the same environment, the transmission paths. The fourth refers to the synthesis of subsystems and more specifically to two subsystems linked by any number of elastic elements. In the first topic it is proved that the solution of any linear mechanical system can be expressed as a linear combination of signal transmission paths. This is done in the framework of the Global Transfer Direct Transfer (GTDT) formulation for vibroacoustic problems. Transmission paths are expressed as powers of the transfer matrix. The key idea of the proof is to generalise the Neumann series of the transfer matrix ,which is convergent only if its spectral radius is smaller than one, into a modified Neumann series that is convergent regardless of the eigenvalues of the transfer matrix. The modification consists in choosing the appropriate combination coefficients for the powers of the transfer matrix in the series. A recursive formula for the computation of these factors is derived. The theoretical results are illustrated by means of numerical examples. Finally, we show that the generalised Neumann series can be understood as an acceleration of Jacobi iterative method. For complex geometries, the definition of the subsystems is not a straightforward task. We present as a second topic a subsystem identification method based on the direct transfer matrix, which represents the first-order paths. The key ingredient is a cluster analysis of the rows of the powers of the transfer matrix. These powers represent high-order paths in the system. Once subsystems are identified, the proposed approach also provides a quantification of the degree of coupling between subsystems. This information is relevant to decide whether a subsystem may be analysed independently of the rest or subsystems or not. The two features (subsystem identification and quantification of the degree of coupling) are illustrated by means of numerical examples: plates coupled by means of springs and rooms connected by means of a cavity. In the third work, Advanced Transfer Path Analysis (ATPA) is applied to a cuboid-shaped box. The simplicity of this vibroacoustic system helps to make a detailed analysis of the ATPA method in a more controlled environment than in situ measurements in trains, wind turbines or other mechanical systems with complex geometry, big dimensions and movement. At the same time, a numerical model (based on finite elements) of the box is developed. The agreement between the experimental measurements and the numerical results is good. The numerical model is used in order to perform tests that cannot be accomplished in practise. The results are helpful in order to verify hypotheses, provide recommendations for the testing procedures and study some aspects of ATPA such as the reconstruction of operational signals by means of direct transfer functions or to quantify and understand which are the transmission mechanisms in the box. The fourth topic introduces a method to synthesize the modal characteristics of a system from the modal characteristics of its subsystems. The interest is focused on those systems with elastic links between the parts which is the main feature of the proposed method. An algebraic proof is provided for the case of arbitrary number of connections. The solution is a system of equations with a reduced number of degrees of freedom that correspond to the number of elastic links between the subsystems. In addition the method is also interpreted from a physical point of view (equilibrium of the interaction forces). An application to plates linked by means of springs shows how the global eigenfrequencies and eigenmodes are properly computed by means of the subsystems eigenfrequencies and eigenmodes.Aquest treball estudia quatre temes. Els tres primers estan en el àmbit de les vies de transmissió. El quart fa referencia a la síntesi de subsistemes i mes concretament a dos subsistemes lligats per un nombre qualsevol de molles. En el primer treball es demostra que la solució de qualsevol sistema mecànic lineal es pot expressar com una combinació lineal de vies de transmissió de senyal. Això es fa en el marc de la formulació per problemes vibroacústics del Global Transfer Direct Transfer (GTDT). Les vies de transmissió s'expressen com les potencies de la matriu de transferències. La idea clau de la demostració es generalitzar la sèrie de Neumann aplicada a la matriu de transferència, que és una sèrie convergent només si el radi espectral és menor que u, amb una sèrie de Neumann modificada que convergeix amb independència del radi espectral de la matriu de transferència. La modificació consisteix en escollir els coeficients apropiats per a les potències de la matriu de transferència a la sèrie. Una fórmula recursiva facilita el càlcul. Els resultats teòrics s'il·lustren amb exemples numèrics. Finalment es mostra que la sèrie de Neumann generalitzada es pot aplicar per accelerar el mètode iteratiu de Jacobi. En geometries complexes, la definició dels subsistemes no es directe. Com a segon tòpic es presenta un mètode per a identificar els subsistemes que es basa en la matriu de transferència que representa els camins de primer ordre. La clau es un estudi clúster de les files de les potencies de la matriu de transferència. Aquestes potencies representen els camins d'ordre superior en el sistema i són més afectats per l'esmorteïment que els camins d'ordre inferior. Quan el subsistemes estan identificats, el mètode proposat també dona una quantificació del grau d'acoblament entre els subsistemes. Aquesta informació és important per decidir quan un subsistema es pot analitzar amb independència de la resta de subsistemes. Les dues aplicacions (identificació i quantificació del grau d'acoblament,) s?il·lustren mitjanant exemples numèrics: plaques lligades amb molles i habitacions connectades per un forat. En el tercer treball s'aplica ATPA a una caixa. La simplicitat d'aquest sistema vibroacústic ajuda a poder fer una anàlisi detallada del mètode ATPA en un entorn més controlat que el que es disposa amb assaigs en trens, turbines eòliques o altres sistemes mecànics de geometria complexa, grans dimensions i que estan en moviment. Es fa un model numèric basat en Elements Finits que correspon bé amb els assaigs fets sobre la caixa real. El model numèric s'empra per provar resultats del mètode que son difícils de demostrar en experiments reals, també per trobar procediments per limitar les imprecisions inevitables als assaigs i que poden afectar a la reconstrucció dels senyals en funcionament real i per aprofundir en els mecanismes de transmissió del senyal. El quart treball introdueix un mètode per a sintetitzar les característiques modals d'un sistema a partir de les característiques modals dels subsistemes. L'interès s'adreça als sistemes que tenen les seves parts lligades elàsticament sent aquest aspecte el factor diferencial. Es fa una demostració algebraica per a qualsevol nombre de connexions. El resultat és un sistema d'equacions de dimensió igual al nombre de connexions que, normalment, és molt inferior al nombre de graus de llibertat. El mètode s'interpreta a més des del punt de vista físic (equilibri entre les forces de interacció). Amb un exemple consistent en dues plaques lligades amb molles es demostra que freqüències i modes propis es calculen de forma adient

Caracterización de pacientes con diferentes niveles de riesgo cardiovascular mediante diagramas de Poincaré

En este trabajo se propone caracterizar la dinámica no-lineal de los sistemas cardíaco, vascular y respiratorio a partir de los diagramas de Poincaré. Se han analizado 46 pacientes con cardiomiopatía isquémica (ICM) o dilatada (DCM), y 35 sujetos sanos. De acuerdo con su fracción de eyección ventricular izquierda (LVEF), los pacientes también fueron clasificados en un grupo de alto riesgo (HR: LVEF = 35%, 30 pacientes) y otro de bajo riesgo (LR: LVEF > 35%, 16 pacientes). A partir de las señales electrocardiográfica, de flujo respiratorio y de presión sanguínea se han obtenido los datos relacionados con el tiempo entre latidos cardíacos (RR), entre valores máximos de presión sistólica (SBP), y la duración del ciclo respiratorio (TTot). Estas series temporales han sido representadas mediante los diagramas de Poincaré, y caracterizadas teniendo en cuenta su desviación a largo plazo (SD1) y su cambio instantáneo (SD2). De acuerdo con los resultados obtenidos, los parámetros de las series cardíaca y de presión sanguínea, relacionados con las diagonales longitudinales y transversales del diagrama de Poincaré, son los que mejor diferencian entre pacientes con HR vs LR. Para la clasificación de pacientes isquémicos vs dilatados, los mejores parámetros se obtuvieron a partir de las series respiratorias y están relacionados con las distancias de la desviación estándar a la línea de identidad. Los cambios en estas relaciones representan una mayor aceleración en la dinámica respiratoria de los pacientes con cardiomiopatía isquémica.Postprint (published version

Low level and high frequency fragmentation of the QRS changes during acute myocardial ischemia in patients with and without prior myocardial infarction

High frequency (HF) QRS fragmentation and very-low amplitude abnormal intra-QRS potential (uAIQP) analyses have been used to track ischemic changes during coronary artery occlusions. The aim of this study was to assess the relationship between these two techniques in detecting acute myocardial ischemia and the effects of a previous myocardial infarction (MI). Fifty-six patients who underwent elective percutaneous coronary intervention (PCI) procedures were selected and classified into 2 groups according to the presence of prior healed MI (old-MI) (n=18) or not (no_MI) (n=38). Continuous ECG before and during the PCI were recorded and signal-averaged. uAIQPs were obtained using a signal modelling approach. HFQRSRMS was obtained by band pass filtering the ECGs at 150 to 250 Hz. QRS-HFpower was estimated from a modeling power spectral technique. uAIQP and HF indices were obtained from a baseline and an occlusion-PCI ECG episode. uAIQP and HF values decreased (p<0.05) for each of the 12 leads at the PCI event respect to baseline in all patients and the no-MI group. Changes in uAIQP or HF did not separate the groups. uAIQP and QRS-HFpower values at baseline were lower in all leads, except V1-V2, in the old-MI groups compared to no-MI (p<0.05). Pearson’s correlation showed moderate relationship among the indices in most of leads. High-frequency QRS fragmentation indices could add diagnostic value to ST analysis for diagnosing ischemia when a baseline ECG information is available. Patients with old-MI presented lower uAIQP amplitudes compared to no-MI, however further studies are needed to elucidate the effects of old MI on very-low level fragmentation of the QRS.Peer ReviewedPostprint (published version

Eigenvalue and eigenmode synthesis in elastically coupled subsystems

A method to synthesize the modal characteristics of a system from the modal characteristics of its subsystems is proposed. The interest is focused on those systems with elastic links between the parts which is the main feature of the proposed method. An algebraic proof is provided for the case of arbitrary number of connections. The solution is a system of equations with a reduced number of degrees of freedom that correspond to the number of elastic links between the subsystems. In addition the method is also interpreted from a physical point of view (equilibrium of the interaction forces). An application to plates linked by means of springs shows how the global eigenfrequencies and eigenmodes are properly computed by means of the subsystems eigenfrequencies and eigenmodes.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

La Recerca en bioenginyeria cardíaca i pulmonar a l'Institut de Cibernètica

En aquesta ponència presentem els treballs de recerca duts a terme els darrers anys a l'Institut de Cibernètica en el camp de la bioenginyeria. Cal destacar la simulació en computador híbrid del sistema càrdio-vascular, l'anàlisi i caracterització de pròtesis valvulars cardíaques i el processament automàtic de l'electrocardiograma del feix de His, dins l'àrea de la bioenginyeria cardíaca. La recerca en bioenginyeria pulmonar ha estat centrada en el disseny d'equips que col•laboren en 1'exploració funcional pulmonar.This paper presents the bioengineering research carried out at the Institut de Cibernètica the last years. We can remark the cardiovascular system simulation by hybrid computer, the prosthetic cardiac valves characterization, the His bundle electrogram on-line processing and different devices developed to explore the pulmonary function

Research on Lightweight Design Knowledge Manage System of Loader

在全球资源日益紧张的今天，结构轻量化研究得到越来越多的关注，我国从20世纪90年代将轻量化设计技术引入工程机械领域，随着轻量化技术的不断发展，国内各高校和企业在减少材料消耗、减少环境污染、提高材料利用率、提升工程机械性能以及提高利润和国际竞争力等方面取得了很好的成果。目前，国内的轻量化设计主要是以几何模型为主的传统CAD优化设计，在设计过程中缺乏对轻量化设计知识和经验的有效归纳和整理，没有实现知识的共享和重用等，导致产品发展较慢、缺少核心竞争力。因此，基于知识重用的轻量化设计方法对于提高工程机械产品的轻量化设计水平具有重要的意义。 本文从解决工程机械轻量化设计知识管理的难题出发，分析了轻量化...As the globule resource becoming increasingly tight, we take more and more attention on the research on structure lightweight design. Our country introduce the lightweight design technology into the field of construction machinery since 1990s, with the continuous development of lightweight technology, domestic university and enterprise has achieved very good results in reducing material consumptio...学位：工学硕士院系专业：物理与机电工程学院_机械设计及理论学号：1992010115276

Use of Gene Ontology semantic information in protein interaction data visualization

The Gene Ontology project is an effort to structure knowledge on biological products and processes by adding semantic information to them. This is done in a systematic way so that this additional information can be automatically processed. In this contribution a protein-protein interaction visualization algorithm is proposed, which combines protein interaction data with Gene Ontology semantic information. The information is integrated using a semantic distance measure defined in ontologies or taxonomies. Multidimensional scaling is applied to this measure and the output complements protein interaction data in building an interaction visualization map.Peer ReviewedPostprint (published version