On the similarity solutions of the KdV equation with variable coefficients

In this paper we apply the similarity methods to a modified Korteweg-deVries equation containing an arbitrary function of time which describes the inhomogeneity effects. Some classes of functional forms for this arbitrary function are characterized and the related similarity solutions are determined.     

Existence of the Optimum in Shallow Lake Type Models with Hysteresis Effect

Journal of Optimization Theory and Applications - Pollution management models of Shallow Lake type identify a well-known class of infinite horizon optimal control problems, characterized by the...     

A convolutional neural network approach to calibrating the rotation axis for X‐ray computed tomography

This paper presents an algorithm to calibrate the center‐of‐rotation for X‐ray tomography by using a machine learning approach, the Convolutional Neural Network (CNN). The algorithm shows excellent accuracy from the evaluation of synthetic data with various noise ratios. It is further validated with experimental data of four different shale samples measured at the Advanced Photon Source and at the Swiss Light Source. The results are as good as those determined by visual inspection and show better robustness than conventional methods. CNN has also great potential for reducing or removing other artifacts caused by instrument instability, detector non‐linearity, etc. An open‐source toolbox, which integrates the CNN methods described in this paper, is freely available through GitHub at tomography/xlearn and can be easily integrated into existing computational pipelines available at various synchrotron facilities. Source code, documentation and information on how to contribute are also provided.     

High-Frequency Gravitational Waves in Electromagnetic Waveguides

The interaction between a very-high-frequency gravitational wave (VHFGW) and an electromagnetic wave (EMW) in a rectangular waveguide is discussed in the weak field limit. The background EMW is assumed to be initially in the TE₁₀ mode along the waveguide. It is then shown that a VHFGW, having the same frequency and direction of propagation of the EMW, induces through the waveguide a TE mode with a frequency doubled when compared to the original EMW frequency. In that respect, the GW acts similar to a non-linear medium, giving rise to a Second Harmonic Generation (SHG) effect.     

Fondamenti della geometria sulle varietà algebriche

Sunto Vengono qui continuaté le ricerche dell'Autore, dal 1909 in poi, intorno alla geometria sopra una varietà algebrica del corpo complesso e si costruisce in particolare una esauriente teoria delle irregolarità della varietà, fondata sia sopra una loro definizione geometrico-topologica, come sopra una loro definizione trascendente, stabilendosi inoltre l'equivalenza delle definizioni. A Giovanni Sansone nel suo 70^mo compleanno. Questa Memoria, preparata in occasione del giubileo scientifico del CollegaGiovanni Sansone, ed a lui dedicata, vuole anzitutto attestare la mia, anzi la nostra gratitudine, verso chi mi è stato efficientissimo Condirettore per tanti anni, fin da quando cioè, per una deplorevole disposizione, restai solo nel Comitato Scientifico degli ? Annali ?, divenendone automaticamente, senza mia volontà, unico Direttore. Il Prof.Sansone fu il primo, in ordine di tempo, che scelsi per associarlo a me nella Direzione dell'antico e celebrato periodico. Con lui, a nostra volta, scegliemmo d'accordo, a mano a mano, per successive cooptazioni, gli altri Colleghi. All'abilità e alla solerzia tecnico-organizzativa di lui, siamo quasi interamente debitori dell'odierno prestigio e dell'attuale diffusione del nostro Periodico, oggi patrimonio prezioso, materiale e morale, della matematica italiana. La Memoria è stata preannunciata da una I Nota riassuntiva, contenente però quasi tutto l'essenziale, pubblicata nei Rendiconti dell'Accademia Nazionale dei Lincei, seduta del 9 maggio 1959, e da una II Nota pubblicata nei Rendiconti della stessa Accademia, seduta del 14 settembre 1959. I fondamenti della parte più moderna della geometria sopra una varietà (dell'ordinario corpo complesso) i cui inizi spettano, come ben si sa, aNoether, furon posti in luce dalle seguenti Memorie dall'A. e da quelle di altri, con esse più o meno immediatamente collegate. Citazioni più circostanziate trovansi nelle Memorie cui alludiamo dell'A., e cioè:Fondamenti per la geometria sulle varietà algebriche: I contributo, Rend. del Circolo Matematico di Palermo, 1909. —Fondamenti per la geometria sulle varietà algebriche: II Contributo, Annali di Matematica, 1951. —Fondamenti per la geometria sulle varietà algebriche: III Contributo, Annali di Matematica, 1956. Ivi son richiamate anche le Note preliminari dei Comptes Rendus, 1955, 1956, sulle forme differenziali di 1^a specie. —Fondamenti per la geometria sulle varietà algebriche: IV Contributo. La teoria delle irregolarità delle varietà algebriche, Rend. Acc. Naz. dei Lincei, 1956. —Fondamenti per la geometria sulle varietà algebriche: V Contributo. Ancora sulla teoria delle irregolarità, Memorie dall'Accademia Nazionale dei XL, 1957–58. I risultati della presente Memoria potranno essere confrontati con quelli conseguiti daE. Marchionna nell'Appendice ch'egli, aderendo alla mia richiesta, ha aggiunte alla fine del mio Trattato citato nella nota (²) a piè della pag. 3 della presente Memoria (precisamente l'Appendice diMarchionna va da pag. 395 in poi). Il Trattato ha potuto essere completamente stampato, mercè la solerte cooperazione di lui, sia pel coordinamento d'una parte della materia, come per la correzione d'una buona metà delle bozze del volume, ch'egli ha preso in consegna quando il dattiloscritto non era neppure composto tipograficamente per intero. Per tutto ciò rinnovo qui al Prof.Marchionna l'espressione della mia viva gratitudine, alla quale si associeranno di certo quanti troveranno nel volume qualcosa di utile pei progressi della geometria algebrica, sia nel dominio classico, come in quello astratto. A proposito dei risultati contenuti nell'Appendice IV, devo ricordare che la relazione fra la somma dalle due ultime irregolarità diV _d, la deficienza del sistema canonico parziale staccato sopra una ipersuperficieE elementare, dal proprio sistema aggiunto |E' |, nonchè la sovrabbondanza del sistema |E' | viene conseguita pure per via algebrico-geometrica, diversa da quella qui esposta, nella pag. 429 dell'Appendice predetta e precedentemente nel lavoro diMarchionna Sul teorema di Riemann-Roch, ecc. (Nota III), Lincei, 1958, p. 673. Una delle vie indicate daMarchionna, onde pervenire alla relazione cui s'allude, presuppone tuttavia, in un secondo tempo, il teorema (diKodaira) di regolarità dell'aggiunto. Questosecondo modo di deduzione permette di ottenere più rapidamente il risultato, ed ha il vantaggio di conseguirlo più in generale, in relazione ad una generica ipersuperficieA non singolare, tracciata sopra unaV _d, priva di punti multipli; mentre qui (come nella Nota lincea preventiva) c'interessa di conseguire la relazione, di cui al successivo n. 2, con una dimostrazione del tutto autonoma. nel quadro della geometria algebrica classica, in quanto sopra la relazione cui si allude, noi vogliamo dipoi poggiare la deduzione di parecchie altre proprietà, stabilite daKodaira con mezzi di analisi, che si allontanano molto dal quadro predetto. Di ciò diremo più ampiamente nella presente Memoria e nelle Memorie che continueranno la presente.     

Numerical calculation of cutoff frequencies of optical fibers by a variational technique

A numerical method for calculating cutoff frequencies of modes of weakly guiding optical fibers is described. Starting from a properly constructed field representation, the method follows a variational approach to obtain an eigenvalue problem for the cutoff frequencies which can be easily solved by a standard numerical routine. The field representation uses an expansion in terms of the Laguerre–Gauss functions in the fiber core and limiting form for small arguments of modified Bessel functions in the fiber cladding. Fibers with power-law refractive index profiles and fibers with a profile showing a dip on the axis are analyzed. Results obtained for modes of arbitrary order (both azimuthal and radial) show that our method is very efficient and accurate.     

A semi-analytical finite element formulation for modeling stress wave propagation in axisymmetric damped waveguides

A semi-analytical finite element (SAFE) method is presented for analyzing the wave propagation in viscoelastic axisymmetric waveguides. The approach extends a recent study presented by the authors, in which the general SAFE method was extended to account for material damping. The formulation presented in this paper uses the cylindrical coordinates to reduce the finite element discretization over the waveguide cross-section to a mono-dimensional mesh. The algorithm is validated by comparing the dispersion results with viscoelastic cases for which a Superposition of Partial Bulk Waves solution is known. The formulation accurately predicts dispersion properties and does not show any missing root. Applications to viscoelastic axisymmetric waveguides with varying mechanical and geometrical properties are presented.     

An enriched damage-frictional cohesive-zone model incorporating stress multi-axiality

The paper presents an interphase cohesive zone model (CZM) incorporating stress multi-axiality devised to capture, by simplified micro-modeling, the influence of the in-plane strain and stress state in the mechanical response of the CZM. Moreover, the model is able to account for the Poisson-related effect in the interphase, which can play an important role in the modeling of heterogeneous masonry elements. From the constitutive point of view, the proposed formulation couples damage and friction by addressing a smooth transition from a quasi-brittle response to a residual frictional behavior described by a Coulomb law with unilateral contact. As in-plane stresses are accounted for, damage activation and evolution are governed by a Drucker–Prager law with linear softening. A predictor-corrector procedure based on a backward Euler scheme is detailed for integrating the nonlinear evolutive problem together with the related tangent operator which consistently linearizes the algorithmic strategy. This framework is embedded into a kinematically-enriched finite element interphase formulation incorporating stress multi-axiality. The modeling features of the resulting numerical tool are tested both at the local level, for the typical interphase point, and in meso-structural tests consisting of brick-mortar triplets, investigating the capability of the proposed model and numerical procedure to simulate the brick-mortar decohesion mechanism during confined slip tests.     

Unprecedented Diastereoselective Arylogous Michael Addition of Unactivated Phthalides

The first highly enantioselective arylogous Michael reaction (AMR) of 3-unsubstituted phthalides has been described. This phase-transfer methodology, which uses catalytic amounts of KOH/18-crown-6 catalyst in mesitylene in the presence of N,O-bis(trimethylsilyl)acetamide (BSA), gives access to a broad range of 3-monosubstituted phthalides with high levels of syn diastereoselectivity and good yields, starting from 3-unsubstituted derivatives and diverse α,β-unsaturated carbonyl compounds. The reaction also applies to unactivated 3-alkyl phthalides to afford 3,3-dialkyl derivatives. A plausible mechanism has been suggested. DFT analysis of possible transition states gives a rationale of the high syn diastereoselectivity observed and its correlation with the solvent's dielectric constant.