Revista de Matemática Teoría y Aplicaciones

Análisis asintótico y aproximación de padé en problemas de propagación de grietas con difusión controlada

In this work, we consider the diffusion-controlled axisymmetric fracture in an infinite space, and half-space. An important example of diffusion-controlled fracture growth is given by hydrogen induced cracking. In metals, hydrogen is typically dissolved in the proton form. When protons reach the crack surface, they recombine with electrons and form molecular hydrogen in the crack cavity. Then, the fracture can propagate even in the absence of any external loading, that is, only under the excessive pressure of gas hydrogen accumulated inside the crack. Our results show that in the long-time asymptotic approximation (based on the quasi-static solution), the diffusion-controlled delamination propagates with constant velocity. We determine a maximum critical concentration that limits the use of the quasi-static solution. A transient solution, representing a short-time asymptotic approximation, is used when the concentration of gas exceeds the critical concentration. We then match these two end-member cases by using the method of Padé approximations and present closed-form solutions for both internal and near-surface diffusion-controlled crack propagation at different time scales.

En este trabajo, consideramos la fractura de difución controlada axisimétrica en un espacio infinito, y en el semiespacio. Un ejemplo importante del crecimiento de una fractura de difusión controlada es dado por el hidrogeno inducido en agrietamiento. En metales, el hidrógeno es típicamente disuelto en forma de protones. Cuando los protones alcanzan la superficie de la grieta, se recombinan con electrones y forman hidrógeno molecular en la cavidad de la grieta. Entonces, la fractura puede propagar aún en ausencia de cualquier carga externa, esto es, sólo bajo presión excesiva de gas hidrogeno acumulado dentro de la grieta. Nuestros resultados muestran que en la aproximación asintótica a largo plazo (basada en la solución cuasiestática), la delaminación de difusión controlada propaga con velocidad constante. Nosotros de- terminamos una concentraci´on crítica máxima que limita el uso de la solución cuasiestática. Una solución transitoria, que representa una aproximación asintótica de corto plazo, es usada cuando la concentración del gas excede la concentración crítica. Entonces apareamos estos dos casos usando el método de aproximaciones de Padé y presentamos soluciones en forma cerrada tanto para propagación de grietas de difusión controlada internas como cercanas a la superficie, en diferentes escalas de tiempo.

Implementación del método LDG para mallas no estructuradas en 3D

En este artículo se describe una implementación del método “Local Discontinuous Galerkin” (LDG) aplicado a problemas elípticos en 3D. Se discute la implementación de los principales operadores. En particular el uso de aproximaciones de alto orden y de mallas no estructuradas. Estructuras de datos eficientes que permiten un rápido ensamblado del sistema lineal en su formulación mixta son descritas en detalle.

This paper describes an implementation of the Local Discontinuous Galerkin method (LDG) applied to elliptic problems in 3D. The implementation of the major operators is discussed. In particular the use of higher-order approximations and unstructured meshes. Efficient data structures that allow fast assembly of the linear system in the mixed formulation are described in detail.

Métodos tiempo-frecuencia basados en la transformada Wavelet

La información contenida en una señal analógica se evidencia por su representación numérica. El par de Fourier en dos representaciones complementarias explicita las estructuras temporales y frecuenciales. Para detectar y caracterizar eventos que combinan esas estructuras en diversos y complejos patrones es necesario implementar métodos más refinados de representación conjunta tiempo-frecuencia. Entre diversas opciones, la transformada wavelet (en onditas u ondaletas) brinda una eficiente herramienta tiempo-escala. Sus extensiones conducen a apropiadas representaciones conjuntas en un ´único contexto analítico y permiten implementar estrategias flexibles y bien adaptadas a las características de la señal.

The information contained in an analog signal is reveled by its numerical representation. The Fourier pair, in two complementary representations, expounds time and frequency structures. However, to detect and characterize those events which combine both structures in diverse and complex patterns, it is necessary to implement more refined methods joint with appropriate time-frequency representations. Among various options, the wavelet transform provides an efficient tool time-scale. Their extensions lead to appropriate representations coexisting in the same analytical context. Make it possible implement flexible strategies, well adapted to the characteristics of the signal

Relajación lagrangeana para el problema de particionamiento de áreas geográficas

Entre las metodologías utilizadas en el particionamiento territorial, destacan los modelos de localización-asignación (“locationallocation”) y los de particionamiento de conjuntos (“set partitioning”), que agrupan pequeñas áreas geográficas llamadas unidades básicas en un número dado de grupos geográficos más grandes, denominados territorios. El problema de particionamiento territorial se modela como un problema de la p-mediana. Se utiliza un enfoque de relajación Lagrangeana para obtener cotas inferiores de la solución óptima y un procedimiento para la obtención de cotas superiores. Para evaluar el desempeño de la metología propuesta, se utilizan instancias de dos ciudades de México. Los resultados obtenidos se comparan con otros métodos de particionamiento de la literatura. De acuerdo con los resultados obtenidos para estas instancias, utilizando distintos números de grupos, se observa que se pueden obtener soluciones factibles de muy buena calidad con un esfuerzo computacional razonable.

Among methodologies used in territory clustering, stand locationallocation and set partitioning models, to group small geographic areas, usually called “basic units” into a given number of larger groups called “territories”. The territory clustering problem is modeled as a p-median problem. A Lagrangean relaxation is used to obtain lower bounds to the optimal solution of the problem and a procedure is used to obtain upper bounds. In order to evaluate the performance of the proposed procedure, instances of two Mexico cities are used. The results obtained with the proposed method are compared to partitioning methods from the literature. According to the obtained results for the considered instances using different number of groups, optimal or near optimal solution are obtained with a reasonable amount of computer effort.

Nuevas medidas de compacidad geométrica para el diseño de zonas

El diseño de zonas compactas es un problema que ha sido estudiado por su influencia en la creación de zonas con formas regulares, las cuales resultan más fáciles de analizar, estudiar o administrar. En este trabajo se propone un nuevo método para medir la compacidad, mediante la transformación de los espacios geográficos originales, en figuras formadas con celdas cuadradas, las cuales son utilizadas para cuantificar la similitud entre la zona original y una zona ideal con contornos rectos. Este procedimiento fue aplicado para diseñar zonas electorales compactas, conexas y con equilibrio poblacional, en una configuración topográfica que favorece la creación de formas retorcidas y difusas. Los resultados obtenidos, muestran que el nuevo método favorece la creación de zonas con formas rectas, sin afectar, de manera importante el equilibrio poblacional, dando como resultado zonas de buena calidad tanto por su forma como por el número de habitantes que contiene.

The design of compact zones has been studied because of its influence in the creation of zones with regular forms, which are easier to analyze, to investigate or to administer. This paper propose a new method to measure compactness,by means of the transformation of the original geographical spaces, into figures formed with square cells, which are used to measure the similarity between the original zone and an ideal zone with straight forms. The proposed method was applied to design electoral zones, which must satisfy constraints of compactness, contiguity and population balance, in a topographical configuration that favors the creation of twisted and diffuse shapes. The results show that the new method favors the creation of zones with straight forms, without an important effect to the population balance, which are considered zones of high quality.

Variantes del problema del cartero mixto que se pueden resolver usando programación lineal

Given a connected mixed graph with costs on its edges and arcs, the mixed postman problem consists of finding a minimum cost closed tour of the mixed graph traversing all of its edges and arcs. It is well-known that this problem is NPhard. However, under certain conditions, the problem can be solved in polynomial time using linear programming, in other words, the corresponding polyhedra are integral. Some of these conditions are: the mixed graph is series-parallel or the mixed graph is even. Also, we show that if we add the constraint that each edge is traversed exactly once then the problem can be solved in polynomial time if the set of arcs forms a forest.

Dada una gráfica mixta y conexa con costos en sus aristas y arcos, el problema del cartero mixto consiste en encontrar un circuito cerrado de la gráfica mixta que recorra sus aristas y arcos a costo mínimo. Se sabe que este problema es NP-duro. Sin embargo, bajo ciertas condiciones adicionales, el problema se puede resolver en tiempo polinomial usando programación lineal, en otras palabras, los poliedros correspondientes son enteros. Algunas de estas condiciones son: la gráfica mixta es serie paralelo o la gráfica mixta tiene grado total par en todos sus vértices. Además, mostramos que si agregamos la restricción adicional de que cada arista se recorra exactamente una vez entonces el problema se puede resolver en tiempo polinomial si el conjunto de arcos forma un bosque.

Aplicación de un modelo cognitivo de valoración emotiva a la función de evaluación de tableros de un programa que juega ajedrez

En este trabajo se describe el análisis y diseño de un modelo cognitivo de valoración emotiva. Dicho modelo está basado en las metas que busca un jugador de ajedrez durante una partida. Este modelo afecta la salida de la función de evaluación de tableros de un agente computacional que juega ajedrez; dándole más peso a aspectos relacionados con las metas más urgentes; de acuerdo al contexto. De esta manera, la percepción del entorno cambia, y en consecuencia, la elección de la siguiente jugada. El objetivo es que el agente computacional incorpore en el proceso de toma de decisiones el estado emotivo y elija las jugadas con base en dicho estado. Para lograrlo se utilizaron herramientas de psicología cognitiva y computación suave con el fin de simular la emoción, y afectar el comportamiento del agente computacional.

This paper describes the analysis and design of a cognitive emotional assesment model. This model is based on the goals looked for a chess player during a game. The model affects the output of the board evaluation function of a computational agent which plays chess, giving more weight to aspects related to the most urgent goals, according to the context. Thus, it perceives environment changes, and consequently changes its choice of the next play. The aim is that the computational agent incorporates into the decision making process, the emotional state and choose the plays based on that state. For that purpose were used tools of cognitive psychology and soft computing in order to simulate emotion, and affect the agent’s behavior computer.

Una nota sobre objetos k-finitos en un topos booleano con el objeto de los números naturales

Probamos que todo objeto k-finito en un topos booleano con el objeto de los números naturales es internamente el cociente de algún cardinal finito.

We prove that every k-finite object in a boolean topos with natural number object is internally the quotient of a natural number object.