Otimização eficiente global dirigida por metamodelos combinados : novos caminhos abertos pela aproximação por mínimos quadrados

Orientador: Alberto Luiz SerpaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: O presente trabalho representa a compilação dos resultados anteriores dessa pesquisa no campo de metamodelos combinados e otimização eficiente global (EGO), os quais foram sumetidos para publicação em periódicos especializados. Recentemente foi implementado nesse trabalho de doutorado o algoritmo LSEGO que é uma abordagem para conduzir algoritmos tipo EGO, baseando-se em metamodelos combinados através da aproximação por mínimos quadrados (metamodelos combinados LS). Através dos metamodelos combinados LS é possível estimar a incerteza da aproximação usando qualquer tipo de metamodelagem (e não somente do tipo kriging), permitindo estimar a função de expectativa de melhora para a função objetivo. Nos experimentos computacionais anteriores em problemas de otimização sem restrições, a abordagem LSEGO mostrou-se como uma alternativa viável para conduzir otimização eficiente global usando metamodelos combinados, sem se restringir a somente um ponto adicional por ciclo de otimização iterativa. Na presente tese o algoritmo LSEGO foi extendido de modo a tratar também problemas de otimização com restrições. Os resultados de testes numéricos com problemas analíticos e de referência e também em um estudo de caso de engenharia em escala industrial mostraram-se bastante promissores e competitivos em relação aos trabalhos similares encontrados na literaturaAbstract: In this work we review and compile the results of our previous research in the fields of ensemble of metamodels and efficient global optimization (EGO). Recently we implemented LSEGO that is an approach to drive EGO algorithms, based on LS (least squares) ensemble of metamodels. By means of LS ensemble of metamodels, it is possible to estimate the uncertainty of the prediction by using any kind of model (not only kriging) and provide an estimate for the expected improvement function. In previous numerical experiments with unconstrained optimization problems, LSEGO approach has shown to be a feasible alternative to drive efficient global optimization by using multiple or ensemble of metamodels, not restricted to kriging approximation or single infill point per optimization cycles. In the present work we extended the previous LSEGO algorithm to handle constrained optimization problems as well. Some numerical experiments were performed with analytical benchmark functions and also for industry scale engineering problems with competitive resultsDoutoradoMecanica dos Sólidos e Projeto MecanicoDoutor em Engenharia Mecânic

Desenvolvimento de ferramentas computacionais para analise estrutural em fadiga e geração de malhas de elementos finitos

Orientador : Marco Lucio BittencourtDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: O presente trabalho tem por objetivo desenvolver a análise estrutural em problemas de fadiga mecânica, usando o Método dos Elementos Finitos (MEF) e recursos de Engenharia de Software. Inicialmente é feita uma revisão dos conceitos básicos de fadiga mecânica, descrevendo as frentes atuais de pesquisa e as metodologias convencionais de projeto. O modelo constitutivo de material para o tratamento de fadiga é definido com base na Mecânica do Dano e a solução numérica do problema de equilíbrio é feita através do MEF. Os resultados obtidos com a implementação do modelo de dano e da análise estrutural de componentes submetidos à fadiga são compatíveis com aqueles apresenta dos na literatura. Os programas computacionais são implementados usando conceitos de Engenharia de Software. Como exemplo da aplicação desses conceitos, é desenvolvido um ambiente gráfico para geração de malhas de elementos finitos, utilizando componentes de software disponíveis comercialmenteAbstract: This work deals with the structural analisys of problems involving mechanical fatigue using the Finite Element Method and Software Engineering concepts. Initially, the basic concepts of mechanical fatigue, the conventional design techniques and the major research areas are reviewed. The material constitutive model to treat the fatigue process is developed based on Damage Mechanics and the numerical solution for the equilibrium equation is obtained by the Finite Element Method. The results obtained with the implementation of the constitutive mo deI and for structural analisys have good agreement with the literature references. All the computational programs are implemented using the concepts of Software Engineering. As example of the application of these concepts, a graphical environment for finite element mesh generation is developed based on third party software componentsMestradoMecanica dos Sólidos e Projeto MecanicoMestre em Engenharia Mecânic