از آن جایی که در علم نانوالکترونیک و مقیاس نانو، الکترون ها معمولاً خواص شبه موجی از خود نشان می دهند وقتی ابعاد سامانه در حدود طول همدوسی حامل هاست (حداکثر فاصله ای که یک ذره می تواند با حفظ اطلاعات مربوط به فاز خود طی کند) برای بررسی دینامیک سامانه نه تنها باید مکانیک کوانتومی به کار گرفته شود بلکه گسستگی بار الکترون نیز باید در نظر گرفته شود. بنابراین در فصل اول به بررسی و نقش گسستگی بار پرداخته شده است سپس این تئوری برای بررسی دینامیک به روش جبری در مدارهای l و lc که تحت تأثیر میدان خارجی وابسته به زمان هستند، در فصل های دوم وسوم بکار برده شده است. از آن جایی که در مدارهای الکتریکی مقاومت الکتریکی نقش اساسی را بازی می کند، در فصل چهارم جریان ماندگاری و طیف انرژی یک مدار مزوسکوپی lc تحت تأثیر میدان خارجی با استفاده از تئوری کالدیرا مربوط به سیستم های اتلاف کوانتومی مطالعه شده است.

امروزه استفاده از تکنیک ورتبروپلاستی در درمان شکستگی های فشاری تنه مهره انسان رو به افزایش است، ورتبروپلاستی یک روش درمانی غیر جراحی بوده که توسط متخصصین مربوطه و به کمک دستگاه های پیشرفته رادیوگرافی انجام میشود. در این روش مهره ضایعه دار با تزریق نوعی سیمان استخوانی از نوع پلی متیل متا آکریلیت (pmma) به درون آن ترمیم می گردد. در حال حاضر اطلاعاتی در مورد میزان تأثیر ورتبروپلاستی بر استحکام فشاری تنه مهره بصورت کمی در دست نمی باشد. از سوی دیگر استفاده از روش المان محدود مبتنی بر داده های سیستم برش نگاری کامپیوتری کمی برای پیش بینی استحکام فشاری مهره های سالم نتایج رضایت بخشی داشته است. از ویژگی های این روش، تولید مدل هائی از نمونه های اسکن شده می باشد که از لحاظ هندسی و ویژگی های مکانیکی انطباق مطلوبی با نمونه های واقعی داشته و امکان بررسی رفتار بیومکانیکی آنها را در شرایط مرزی متنوع به صورتی کاملاً غیرتهاجمی فراهم می سازد. پیش بینی غیرتهاجمی تأثیرات ورتبروپلاستی بر مقاومت فشاری تنه مهره در بیماران درگیر با تومورهای استخوانی ارزش کلینیکی بالائی دارد زیرا این امکان را برای پزشکان فراهم می سازد تا از روش های مناسبی جهت درمان و رفع عوارض جانبی این گونه شکستگی ها استفاده کنند. لذا هدف اصلی از انجام این مطالعه، بررسی تأثیر ورتبروپلاستی بر مقاومت فشاری تنه مهره با استفاده از روش المان محدود (fem) مبتنی بر داده های بدست آمده از سیستم برش نگاری کامپیوتری کمی (qct) می باشد. در این مطالعه از یازده مهره پشتی- کمری خارج شده از سه جسد مرد با میانگین سنی 42 سال استفاده شد. در ابتدا سه عدد از نمونه ها توسط سیستمqct اسکن شده و سپس تکنیک پردازش تصویر بر روی هر یک از مقاطع تصویر اعمال شد و مدل المان محدود مبتنی بر وکسلهای آنها برای تحلیل های خطی و غیر خطی ایجاد گردید سپس با استفاده از معیار کرنش معادل مناطق مستعد جوانه زنی آسیب و والگوهای آن پیش بینی گردیدند. در ادامه جهت تعیین اعتبار تحلیل های حاصله، نمونه ها به روش تجربی تحت بارگذاری فشاری قرار گرفتند و منحنی های نیرو-جابجایی هر یک از آنها به طور جداگانه بدست آمد و سپس جهت مقایسه و بررسی الگوهای آسیب دیدگی با نتایج تحلیل المان محدود از نمونه ها تصاویر رادیوگرافیک تهیه گردید. به منظور ایجاد حفراتی شبیه ضایعات استئولیتیک در باقی نمونه ها از دستگاه cnc استفاده شد و مراحل ایجاد مدلها و تحلیل آنها همانند نمونه های سالم انجام گردید. در انتها حفرات مهره های ضایعه دار به وسیله ورتبروپلاستی پر گردیده و میزان استحکام فشاری و الگوهای آسیب دیدگی آن ها توسط روش المان محدود مبتنی بر داده های qct محاسبه و بین استحکام پیش بینی شده و مقادیر تجربی آنها همبستگی بالایی مشاهده شد.

دنده رینگی آسیابهای گلوله ای بیش از 12 متر قطر و در حدود 90 تن وزن دارندو هزینه ساخت آنها بالغ بر 500 هزار دلار می باشد. معمولا این چرخ دنده ها به قسمی طراحی می گردند که دارای بیش از 20 سال عمر خستگی باشند، در این تحقیق به بررسی یک دنده رینگی پرداخته شده که در طی 2 سال اولیه کارکرد شاهد جوانه زنی تعداد زیادی ترک در نواحی مابین تقویت کننده های مثلثی و فلنج چرخ دنده بوده که پس از ایجاد به سمت سوراخهای سبک کاری پیشروی و رشد نموده اند. از آنجا که وجود بسیاری ترکهای مشابه در مناطق ذکر شده از دنده رینگی میتوانست نشانه ای از وجود نقص در طراحی آن باشد، نیاز به بررسی رفتار نیرویی و تنشی آسیاب احساس گردید، بنابراین تحلیل تنشی آسیاب با توجه خاصی به دنده رینگی آن صورت گرفت. مدل سه بعدی المان محدود آسیاب و تحلیلهای مورد نظر به کمک نرم افزار ‏‎lusas‎‏ انجام شدند. نیروهایی که به مدل اعمال گردیدند شامل: وزن گلوله ای و سازه آسیاب، بار دینامیکی ناشی از حرکت گلوله ها، نیروی جانب مرکز در اثر دوران قسمتی از گلوله ها و نیروی محرک وارده از طرف پینیون می باشند. نتایج تحلیل تنش با توجه به شمخصات مختلف ترکهای موجود مورد تایید قرار گرفتند. نکته جالب توجه این که نیروی وزن و نیروی دینامیکی ناشی از حرکت گلوله های داخل آسیاب مهمترین عامل در ایجاد تنشهای موثر در چرخ دنده بوده اند و در این میان سهم نیروی محرک پینیون تنها 20 درصد از کل نیروها بوده است. در انتها با مدل نمودن ترکهای نیمه بیضوی و رشد دادن آنها در حوزه تنشهای متغیر، نیروی پیش ران ترک محاسبه گشته و با استفاده از نرخ رشد ترک محاسبه شده، عمر باقی مانده چرخ دنده تخمین زده شد.