Improved dynamical particle swarm optimization method for structural dynamics

A methodology to the multiobjective structural design of buildings based on an improved particle swarm optimization algorithm is presented, which has proved to be very efficient and robust in nonlinear problems and when the optimization objectives are in conflict. In particular, the behaviour of the particle swarm optimization (PSO) classical algorithm is improved by dynamically adding autoadaptive mechanisms that enhance the exploration/exploitation trade-off and diversity of the proposed algorithm, avoiding getting trapped in local minima. A novel integrated optimization system was developed, called DI-PSO, to solve this problem which is able to control and even improve the structural behaviour under seismic excitations. In order to demonstrate the effectiveness of the proposed approach, the methodology is tested against some benchmark problems. Then a 3-story-building model is optimized under different objective cases, concluding that the improved multiobjective optimization methodology using DI-PSO is more efficient as compared with those designs obtained using single optimization.Peer ReviewedPostprint (published version

Transport efficiency and dynamics of hydraulic fracture networks

Acknowledgments This study is carried out within the framework of DGMK (German Society for Petroleum and Coal Science and Technology) research project 718 “Mineral Vein Dynamics Modeling,” which is funded by the companies ExxonMobil Production Deutschland GmbH, GDF SUEZ E&P Deutschland GmbH, RWE Dea AG and Wintershall Holding GmbH, within the basic research programme of the WEG Wirtschaftsverband Erdöl- und Erdgasgewinnung e.V. We thank the companies for their financial support and their permission to publish our results. We further acknowledge support by Deutsche Forschungsgemeinschaft and Open Access Publishing Fund of University of Tübingen.Peer reviewedPublisher PD

Unit Operations of Particulate Solids

Suitable for practicing engineers and engineers in training, this book covers the most important operations involving particulate solids. Through clear explanations of theoretical principles and practical laboratory exercises, the text provides an understanding of the behavior of powders and pulverized systems. It also helps readers develop skills for operating, optimizing, and innovating particle processing technologies and machinery in order to carry out industrial operations. The author explores common bulk solids processing operations, including milling, agglomeration, fluidization, mixing, and solid-fluid separation

Localización de deformación en medios dúctiles y anisótropos : estudio de campo, experimental y numérico /

Consultable des del TDXTítol obtingut de la portada digitalitzadaAquesta tesi doctoral se centra en l'estudi de la localització de la deformació i la fracturació associada en medis dúctils i mecànicament anisòtrops. Malgrat la gran quantitat de treballs que es poden trobar a la literatura sobre els factors que controlen aquests fenòmens, encara no es comprèn satisfactòriament la influència que exerceix l'anisotropia de les roques en la seva resposta a la deformació. L'objectiu principal d'aquesta tesi consisteix en estudiar alguns dels factors que influeixen en la localització de la deformació, analitzar l'aparició i evolució de fractures en materials anisòtrops i aportar eines que facilitin l'estimació d'orientacions de nucleació de fractures, la deformació de les roques que les contenen i la relació d'aquestes estructures amb els camps d'esforços. Per tot això, s'ha fet servir una metodologia de treball que combina l'estudi de camp de fractures de petita escala amb la seva simulació mitjançant mètodes analítics i models analògics i numèrics. Al capítol 1 s'introdueixen els conceptes clàssics de localització de deformació i criteris de fracturació en materials isòtrops i anisòtrops. A partir d'aquí es plantegen una sèrie de qüestions que aquest treball pretén respondre i una explicació de la metodologia escollida. Basant-se en una zona de camp situada al Varisc del Cap de Creus (Pirineus orientals), en el capítol 2 s'analitza la gènesi de fractures de cisalla de petita escala amb plecs d'arrossegament associats dins d'una zona de cisalla dúctil. Fent servir paràmetres que es poden mesurar amb facilitat al camp en una població de fractures, es presenta un mètode analític per estimar l'angle inicial amb el que es formen les fractures, la vorticitat cinemàtica amb la que s'ha deformat la roca i la deformació interna mínima que ha enregistrat. El mètode s'ha validat amb models analògics de plastilina i simulacions numèriques d'elements finits. En els capítols 3 i 4 s'exposen els resultats de dos treballs experimentals sobre la deformació de models multicapa anisòtrops. El primer d'aquests estudis analitza les propietats mecàniques dels materials i les relaciona amb el grau de localització de la deformació i la gènesi de fractures en funció de la taxa de deformació aplicada i de la resistència del material. Els resultats evidencien que existeix una transició entre models en que la deformació es distribueix en tot el volum de material i sistemes on la deformació es altament localitzada en xarxes de fractures. El segon estudi (capítol 4) explora la influència de l'orientació inicial de l'anisotropia en la dels conjunts de fractures que es formen. La presència d'una forta anisotropia mecànica, que es pot quantificar, condiciona les orientacions dels sets de fractures i produeix una desviació del camp d'esforços a nivell local en relació amb el camp d'esforços aplicat. En el capítol 5 es presenten simulacions numèriques que combinen deformació amb elements finits amb una funció d'actualització de la viscositat. Així s'estudia la localització i la formació de shear bands en diverses sèries de simulacions variant el grau de no-linealitat del sistema, el grau d'anisotropia i la seva orientació en relació als eixos de deformació i les condicions de contorn. La localització de la deformació en aquests models està principalment condicionada per la no-linealitat del sistema i els conjunts de shear bands que es formen són coherents amb les condicions de contorn. Finalment, a partir de la combinació d'aquests estudis independents s'extreuen unes conclusions generals que ajuden a comprendre els factors que controlen la fracturació en materials anisòtrops, així com la millora de la seva interpretació al camp.Esta tesis doctoral se centra en el estudio de la localización de la deformación y la fracturación asociada en medios dúctiles y mecánicamente anisótropos. A pesar de la gran cantidad de trabajos existentes en la literatura sobre los factores que controlan estos fenómenos, todavía no se comprende satisfactoriamente la influencia que ejerce la anisotropía de las rocas en su respuesta a la deformación. Los objetivos principales de esta tesis consisten en estudiar algunos de los factores que influyen en la localización de la deformación, analizar la aparición y evolución de fracturas en materiales anisótropos y aportar algunas herramientas que permitan estimar las orientaciones de nucleación de las fracturas, la deformación de las rocas que las albergan y la relación de estas estructuras con los campos de esfuerzos. Para ello se ha utilizado una metodología de trabajo que combina el estudio de campo de fracturas de pequeña escala con su simulación mediante métodos analíticos y modelos analógicos y numéricos. En el primer capítulo se realiza una introducción sobre los conceptos clásicos de localización de deformación y criterios de fracturación tanto en materiales isótropos como anisótropos. A partir de estos conceptos se presentan una serie de preguntas que el trabajo pretende responder, así como una explicación de la metodología escogida. A partir de una zona de campo situada en materiales variscos del Cap de Creus (Pirineos orientales), en el capítulo 2 se analiza la génesis de fracturas de cizalla de pequeña escala con pliegues de arrastre asociados a una zona de cizalla dúctil. Utilizando parámetros que se pueden medir fácilmente en el campo en una población de fracturas, se presenta un método analítico para estimar el ángulo inicial con el que se forman las fracturas, la vorticidad cinemática con la que se ha deformado la roca y la deformación interna mínima alcanzada. Este método queda validado mediante modelos analógicos de plastilina y simulaciones numéricas de elementos finitos. En los capítulos 3 y 4 se exponen los resultados de trabajos experimentales sobre la deformación de modelos multicapa anisótropos. El primero de estos estudios analiza las propiedades mecánicas de los materiales y las relaciona con el grado de localización de la deformación y la génesis de fracturas en función tanto de la tasa de deformación aplicada como de la resistencia del material. Los resultados muestran que existe una transición entre modelos en los que la deformación se distribuye en todo el volumen de material y sistemas en los que la deformación está altamente localizada en redes de fracturas. El segundo estudio explora la influencia de la orientación inicial de la anisotropía en la orientación de los conjuntos de fracturas que se forman. La presencia de una fuerte anisotropía mecánica, que puede ser cuantificada, condiciona las orientaciones de los sets de fracturas y produce una desviación del campo de esfuerzos a nivel local con respeto al campo de esfuerzos aplicado. En el capítulo 5, se presentan simulaciones numéricas que combinan deformación mediante elementos finitos con una función de actualización de la viscosidad. Así, se estudia la localización y la formación de shear bands en varias series de simulaciones con distinto grado de no-linealidad del sistema, grado de anisotropía y orientación de la misma con respecto a los ejes de deformación y las condiciones de contorno. La localización en estos modelos está principalmente condicionada por la no-linealidad del sistema y los conjuntos de shear bands formados son coherentes con las condiciones de contorno. Finalmente, a partir de la combinación de estos estudios independientes se extraen serie de conclusiones generales que ayudan a comprender los factores que controlan la fracturación en materiales anisótropos, así como a mejorar su interpretación en el campo.This thesis studies deformation localisation and associated fracturing in ductile and anisotropic media. Despite the large amount of available publications analysing the fundamental controls on deformation localisation, the influence of mechanical anisotropy on localisation and facture development has not yet been completely understood. The aims of the thesis are to evaluate the influence of some factors on strain localisation, to analyse the onset and evolution of fractures and to present new methods to estimate strain, fracture orientations and stress fields in anisotropic materials. A combination of field analysis of small-scale fractures and their simulation using analytical methods, analogue models and numerical simulations have been used. The main questions that this study tries to answer arise from the uncertainties of previous publications about deformation localisation and classical failure criteria in anisotropic rocks. The first part of this work defines an analytical method to determine finite strain and the kinematics of deformation using discrete isolated small-scale faults and associated drag folds. This method has been based on a population of fractures from an outcrop in the Variscan of the Cap de Creus (Eastern Pyrenees) that are spatially associated to a ductile shear zone. By measuring a few parameters in the field, the method allows to estimate the angle at which fractures nucleate with regard to foliation, kinematic vorticity of deformation and minimum finite strain since first fault nucleation. The method has been validated by plasticine analogue models and finite element numerical simulations. Two experimental studies are described in chapters 3 and 4. In the first one plasticine multilayers are deformed in order to analyse the dependency of deformation localisation and fracture development on the mechanical properties of the experimental materials and strain rate. The results evidence that there is transition from models where deformation is distributed within the material and models controlled by a strong fracture network. The chapter 4 evaluates the influence of the orientation of a planar mechanical anisotropy on the nucleation and orientation of shear fractures. The presence of a strong initial anisotropy, which can be quantified using a simple analytical method, plays a crucial role on the orientation of fracture sets and causes a deviation of the local stress field relative to the stress field applied by the boundary conditions. The analysis of field structures and the results of these analogue models are complemented with numerical simulations that couple a process of finite element deformation with a non-linear one that updates viscosity. These models are used to analyse the influence of kinematic vorticity, non-linearity and the degree and orientation of anisotropy on strain localisation and shear band development. Localisation in these simulations is mainly related to the degree of non-linearity. Different sets of shear bands are formed or aborted with the increase of deformation according to the imposed stress field. Finally, the results of the four studies are gathered and analysed together to draw general conclusions that may improve the understanding of localisation and fracturing in anisotropic materials. The methods and results presented in this thesis may also be useful to interpret field structures

Observation of a tricritical wedge filling transition in the 3D Ising model

In this Letter we present evidences of the occurrence of a tricritical filling transition for an Ising model in a linear wedge. We perform Monte Carlo simulations in a double wedge where antisymmetric fields act at the top and bottom wedges, decorated with specific field acting only along the wegde axes. A finite-size scaling analysis of these simulations shows a novel critical phenomenon, which is distinct from the critical filling. We adapt to tricritical filling the phenomenological theory which successfully was applied to the finite-size analysis of the critical filling in this geometry, observing good agreement between the simulations and the theoretical predictions for tricritical filling.Comment: 5 pages, 3 figure

On the material dependence of experimental shear fracture orientation

Peer reviewedPostprin

Retos migratorios y fronterizos de Nicaragua y Taiwán por la pandemia del COVID 19

La pandemia mundial causada por la aparición del virus SARS -CoV-2 o conocido como COVID 19 desde finales del 2019 ha generado estragos sociales, económicos, políticos y humanos en muchos países. La experiencia previa de países de Asia en el manejo de epidemias y enfermedades infecciosas ha sido clave para el establecimiento de medidas que protejan a los ciudadanos ante la nueva enfermedad, sin embargo, en América Latina, no existen experiencias en el control de enfermedades similares al COVID 19, lo cual significa un reto mayúsculo para los países latinoamericanos en la administración las consecuencias que genera esta enfermedad. Nicaragua y la República de China (Taiwán) poseen características sociales y económicas muy distintas, sin embargo, ambos países enfrentan retos comunes en el manejo de las consecuencias que genera la pandemia en los procesos migratorios y en las personas que establecen procesos migratorios en los dos países. La correcta administración de las acciones para enfrentar a la enfermedad y minimizar las consecuencias hacia los grupos más vulnerables es parte de las acciones que ambos países se han establecido como prioridad, siendo parte de estos, los migrantes

Influencia de la frontera en el proceso de conformación local de Cárdenas, en la región histórica de Rivas, Nicaragua. Implicaciones históricas y sociales de la frontera.

El estudio de las fronteras ha tenido un gran auge especialmente en los últimos años a nivel de Latinoamérica y el Caribe. Para el caso de Centroamérica, las fronteras han sido consideradas como zonas de conflicto entre los países que las comparten. Históricamente éstas no han tenido atención desde el Estado, permaneciendo olvidadas y atendidas solamente cuando aparecen nuevos conflictos limítrofes o territoriales. En otros diversos campos de las ciencias sociales y humanas, la noción de frontera es tomada en cuenta en un sentido más amplio y no se traduce sistemáticamente en los límites entre Estados. El término es utilizado para expresar una separación entre grupos culturales (frontera lingüística, religiosa) y se asocia a un contacto confuso, impreciso, móvil. La frontera tiene la capacidad de incidir de manera directa en la configuración de las localidades, ciudades y pueblos que se desarrollan a lo largo de ésta. Sin embargo, esta capacidad de influencia es divergente y discontinua por diversos factores de carácter histórico, geográfico, socioeconómico y político. La actual investigación tiene el propósito de producir una obra que aborde el estudio de la localidad de Cárdenas y de sus comarcas fronterizas, entendiéndolas como aquellos espacios de trascendencia para el desarrollo de éstas y de Nicaragua, desde una perspectiva integradora y multidisciplinaria

Fuentes para el estudio de la influencia de la frontera en el proceso de conformación de Cárdenas, al sur de Nicaragua

Las fuentes de información, su calidad y disponibilidad son esenciales para el desarrollo de los procesos de investigación. Al abordar el tema de la frontera y su influencia en conformación de la localidad de Cárdenas en Rivas, Nicaragua se hace uso obligatorio de las fuentes de información disponibles para el enriquecimiento de los aspectos teóricos de la investigación, los que se complementan y fundamentan con los datos recopilados en campo. Este artículo realiza un análisis de las fuentes encontradas que ayudan a sustentar los aspectos teóricos relacionados con esta localidad nicaragüense y que por su naturaleza fronteriza está rodeada de aspectos relevantes que valen la pena rescatar. Este artículo escrito nace como parte de la investigación doctoral titulada: Influencia de la frontera en la dinámica del proceso de conformación local de Cárdenas, en la región histórica de Rivas , Nicaragua del programa de doctorado en Historia con mención en estudios regionales y locales transdisciplinarios de la UNAN-Managua