Submitted by Verena Pereira (verenagoncalves@uefs.br) on 2018-11-14T23:32:15Z No. of bitstreams: 1 Disserta??o - Dados Astron?micos_Uma proposta de implementa??o para banco de dados - VERSAO DIGITAL.pdf: 12472772 bytes, checksum: 7819133722c393f66647cb47f14700c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-14T23:32:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Disserta??o - Dados Astron?micos_Uma proposta de implementa??o para banco de dados - VERSAO DIGITAL.pdf: 12472772 bytes, checksum: 7819133722c393f66647cb47f14700c6 (MD5) Previous issue date: 2018-06-21 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / With the advent of computing, the way of doing science has changed circumstantially, revolutionizing scientific research. In astronomy, telescopes now equipped with increasingly modern sensors, produce data quantities never seen before, making it impossible to exhaust all the capacity to extract knowledge from the data produced, thus presenting conditions of reuse by their peers or other purposes. The value of this data to Science lies in its unexplored potential. In this sense, this work shares the philosophy of Virtual Observatories, regarding the reuse of old data. Therefore, this dissertation is about the implementation of procedures and computational techniques that allow to organize and search for images from telescopes. Images that were found were of the exclusive period. With this, studies were developed on data structure, computational tools, algorithms and programming languages that could contribute to the development and resolution of the research problem under analysis / Com advento da Computa??o, a forma de fazer Ci?ncia mudou circunstancialmente, revolucionando a pesquisa cient?fica. Na Astronomia, os telesc?pios agora equipados com sensorescada vez mais modernos, produzem quantidades de dados nunca vista antes, tornando imposs?vel exaurir toda ? capacidade de extra??o de conhecimento dos dados produzidos, apresentando assim, condi??es de reutiliza??o pelos seus pares ou outras finalidades. O valor desses dados para a Ci?ncia est? no seu potencial n?o explorado. Nesse sentido, esse trabalho compartilha da filosofia dos Observat?rios Virtuais,no que tange ? reutiliza??o de dados antigos. Para tanto, essa disserta??o versa sobre a implementa??o de procedimentos e t?cnicas computacionais que permitem organizar e buscar imagens oriundas de telesc?pios. Imagens que se encontram foram do per?odo de exclusividade. Com isso, foram desenvolvidos estudos sobre estrutura de dados, ferramentas computacionais, algoritmos e linguagens de programa??o que pudessem contribuir com o desenvolvimento e resolu??o do problema de pesquisa em an?lise

O processo de simulação consiste em pelo menos três tarefas principais: modelagem, programação e experimentação. Na tarefa de modelagem a meta principal é obter um modelo que descreva o sistema estudado. A representação do modelo pode ser formal ou informal. Para modelos formais, podemos usar ferramentas de representações que utilizam diagramas de blocos (como o GPSS), redes de Petri, Diagramas de Ciclo de Atividade (ACD), e DEVS. A tarefa de modelagem termina freqüentemente com uma representação esquemática do sistema. A representação de uma visão global do sistema é estruturada e completada durante a tarefa de programação usando uma linguagem de programação de alto nível. Na prática, as tarefas de modelagem e programação podem ser difíceis de separar. A implementação dos programas é concebida segundo diversas abordagens. Elas incluem: interface dos programas de aplicação, linguagens de simulação e ambientes gráficos. Muitas dessas abordagens utilizam-se dos Diagramas de Ciclo de Atividades para representar modelos.Este trabalho apresenta a especificação de uma XML para modelos de simulação que utilizem Diagramas de Ciclo de Atividades chamada XACDML - eXtensible Activity Cycle Diagram Markup Language. Diagrama de Ciclo de Atividades, ACD, é uma linguagem de especificação utilizada para descrever modelos de simulação, sendo utilizada durante a fase de modelagem em diversos de programas de simulação. A XACDML é projetada para ser a um padrão para a troca de dados entre programas de simulação e ferramentas que usam ACD. São apresentados estudos de casos que comprovam a viabilidade de representação de modelos de simulação discreta utilizando ACD através da linguagem apresentada (XACDML) e são tambem mostradas trocas de dados entre aplicações diferentes usando transformações da XACDML.

A representação de malhas por meio de estrutura de dados e operadores topológicos e um dos focos principais da modelagem geométrica, onde permite uma implementação robusta e eficiente de mecanismos de refinamento adaptativo, alinhamento de células e acesso as relações de incidência e adjacência entre os elementos da malha, o que é de grande importância na maioria das aplicações em mecânica dos fluidos. No caso de malhas não estruturadas, a não uniformidade da decomposição celular e melhor representada por uma estrategia mais sofisticada, que são as estruturas de dados topológicas. As estruturas de dados topológicas indexam elementos de uma malha representando relações de incidência e adjacência entre elementos, garantindo acesso rápido às informações. Um dos aspectos mais comuns aos problemas tratados pela mecânica dos fluidos computacional é a complexidade da geometria do domínio onde ocorre o escoamento. O uso de estruturas de dados para manipular malhas computacionais e de grande importância pois realiza de modo eficiente as consultas às informações da malha e centraliza todas as operações sobre a malha em um único módulo, possibilitando sua extensão e adaptação em diversas situações. Este trabalho visou explorar o acoplamento de uma estrutura de dados topológica, a Mate Face, em um módulo simulador existente, de modo a gerenciar todos os acessos à malha e dispor operações e iteradores para pesquisas complexas nas vizinhanças de cada elemento na malha. O módulo simulador resolve as equações governantes da mecânica dos fluidos através da técnica de volumes finitos. Foi utilizada uma formulação que atribui os valores das propriedades aos centroides dos volumes de controle, utiliza métodos de alta ordem, os esquemas ENO e WENO, que tem a finalidade de capturar com eficiência descontinuidades presentes em problemas governados por equações diferenciais parciais hiperbólicas. As equações de Euler em duas dimensões representam os escoamentos de interesse no presente trabalho. O acoplamento da estrutura de dados Mate Face ao simulador foi realizada através da criação de uma biblioteca desenvolvida que atua como uma interface de comunicação entre os dois módulos, a estrutura de dados e o simulador, que foram implementados em diferentes linguagens de programação. Deste modo, todas as funcionalidades existentes na Mate Face tornaram-se acessíveis ao simulador na forma de procedimentos. Um estudo sobre malhas dinâmicas foi realizado envolvendo o método das molas para movimentação de malhas simulando-se operações de arfagem. A idéia foi verificar a aplicabilidade deste método para auxiliar simulações de escoamentos não estacionarios. Uma outra vertente do trabalho foi estender a estrutura Mate Face de forma a representar elementos não suportados a priori, de modo a flexibilizar o seu uso em simulações de escoamentos baseados no método de volumes finitos espectrais. O método dos volumes espectrais e utilizado para se obter alta resolução espacial do domínio computacional, que também atribui valores das propriedades aos centroides dos volumes de controle, porém, os volumes de controle são particionados em volumes menores de variadas topologias. Assim, uma extensão da Mate Face foi desenvolvida para representar a nova malha para a aplicação do método, representando-se cada particionamento localmente em cada volume espectral. Para todas as etapas deste trabalho, realizaram-se experimentos que validaram a utilizaação da estrutura de dados Mate Face junto a métodos numéricos. Desta forma, a estrutura pode auxiliar as ferramentas de simulações de escoamentos de fluidos no gerenciamento e acesso à malha computacional / The storage and access of grid files by data structures and topologic operators is one of the most important goals of geometric modeling research field, which allows an efficient and stable implementation of adaptive refinement mechanisms, cells alignment and access to incidence and adjacency properties from grid elements, representing great concernment in the majority of applications from fluid mechanics. In the case of non-structured grids, the cellular decomposition if non-uniform and is better suited by a more sophisticated strategy - the topologic data structs. The topologic data structs index grid elements representing incidence and adjacency properties from grid elements, ensuring quick access to information. One of most common aspects from problems solved by computational fluid mechanic is the complexity of the domain geometry where the fluid ows. The usage of data structures to manipulate computational grids is of great importance because it performs efficiently queries on grid information and centers all operations to the grid on a unique module, allowing its extension and flexible usage on many problems. This work aims at exploring the coupling of a topologic data structure, the Mate Face, on a solver module, by controlling all grid access providing operators and iterators that perform complex neighbor queries at each grid element. The solver module solves the governing equations from fluid mechanics though the finite volume technique with a formulation that sets the property values to the control volume centroids, using high order methods - the ENO and WENO schemes, which have the purpose of efficiently capture the discontinuities appearing in problems governed by hyperbolic conservation laws. The two dimensional Euler equations are considered to represent the flows of interest. The coupling of the Mate Face data structure to the solver module was achieved by a creation of a library that acts as an interface layer between both modules, the Mate Face and the solver, which had been implemented using different programming languages. Therefore, all Mate Face class methods are available to the solver module though the interface library in the form of procedures. A study of dynamic grids was made by using spring methods for the moving grid under pitch movement case. The goal was to analyze the applicability of such method to aid non stationary simulations. Another contribution of this work was to show how the Mate Face can be extended in order to deal with non-supported types of elements, allowing it to aid numeric simulations using the spectral finite volume method. The spectral nite volume method is used to obtain high spatial resolution, also by setting the property values to the control volume centroids, but here the control volumes are partitioned into smaller volumes of different types, from triangles to hexagons. Then, an extension of the Mate Face was developed in order to hold the new generated grid by the partitioning specfied by the spectral finite volume method. The extension of Mate Face represents all partitioned elements locally for each original control volume. For all implementations and proposals from this work, experiments were performed to validate the usage of the Mate Face along with numeric methods. Finally, the data structure can aid the fluid flow simulation tools by managing the grid file and providing efficient query operators

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:50:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 391905.pdf: 1633736 bytes, checksum: 25c845fd567eeaf50cba0fd97ce8813c (MD5) Previous issue date: 2007-01-18 / Para alocar recursos e submeter tarefas numa grade computacional servi?os de descoberta, aloca??o e escalonamento precisam conhecer o desempenho dos recursos. Como as tarefas ser?o executadas num momento futuro, estes servi?os podem empregar algoritmos de predi??o para prever o desempenho dos recursos, melhorando a qualidade de suas decis?es. Al?m disso, algoritmos de predi??o baseados em s?ries temporais demandam informa??es hist?ricas sobre o desempenho dos recursos para prever o comportamento futuro dos mesmos. Para dar suporte a algoritmos e servi?os de predi??o ? proposto o GIStorage, um servi?o de informa??o para grades computacionais projetado para armazenar informa??es sobre recursos. O GIStorage ? baseado no modelo GMA, sendo estruturado como uma ?rvore para obter bom desempenho e armazenar grande volume de dados

[pt] Diversas aplicações, em matemática, computação gráfica, medicina, geofísica e outras áreas, têm explorado a representação de sólidos por superfícies de contorno, em particular malhas poligonais. As malhas podem aproximar com muita precisão as propriedades geométricas da superfície de contorno de um sólido e ainda guardar importantes propriedades topológicas das superfícies como gênero, bordo e conexidade. Devido à grande complexidade dessas malhas, elas são geralmente processadas em meios computacionais usando alguma estrutura de dados. Essas estruturas guardam, além da geometria da malha, informações de incidências e adjacências entre os elementos da malha e exigem uma capacidade de armazenamento e processamento em função da complexidade da malha. Apesar da evolução dos recursos computacionais disponíveis para a manipulação destas estruturas, malhas extremamente complexas com milhões de elementos inviabilizam o armazenamento, processamento e transmissão de sua estrutura de dados nos meios computacionais. Muitas pesquisas recentes estão voltadas para a obtenção de processos de simplificação de malhas que permitam representar a mesma superfície com menos elementos na estrutura de dados e processos de compressão que codifiquem os modelos em formatos menores para efeitos de transmissão e armazenamento em mídia. Neste trabalho, desenvolvemos operadores, em uma estrutura de dados compacta, para a simplificação de malhas através da decimação de células da superfície. Objetivamos, com esses operadores, obter uma malha menos complexa que preserve as propriedades topológicas da superfície original e ainda, controlar as propriedades geométricas como volume, área e aspecto visual da mesma. Apresentamos ainda algumas aplicações para os processos de simplificação desenvolvidos com esses operadores. / [en] Many applications, in mathematics, computer graphics, medical imaging, geophysics and others, have used the representation of solids by their boundary surface, usually polygonal meshes. Those meshes can represent, with high precision, the geometric properties of the boundary surface of solid and also store important topological surface properties as genus, boundary and connected components. Because of the high complexity of such meshes, they are usually processed by the computers using specific data structures. These structures store, beyond the mesh geometry, information about incidence and adjacency relations among the mesh elements. They require computational resources for storage and processing according to the mesh complexity. Even with the development of the computational resources available for handling such structures, very large meshes with millions of elements are hard to store, to process and to exchange through the web. Many recent researches are looking for mesh simplification process that allows to represent the same surface with fewer elements and compression process to encode it in compact ways for transmition and storage. In this work, we develop topological operators, in a concise data structure, for simplifying meshes by the decimation of its cells. One of our goals, with these operators, is to obtain a mesh with a low complexity that preserves the topological properties from the original surface without loosing the control of the geometric proprieties as volume, area and visual aspect.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-09-27Bitstream added on 2014-06-13T20:29:50Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_ff_me_prud.pdf: 3029284 bytes, checksum: 34c640f397adad0d6d6a082789722407 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O reconhecimento de padrões de alvos específicos presentes na paisagem urbana como telhados de edificações as quais não são padronizados, ou seja, possuem variadas formas geométricas, dimensões, cores e texturas não é uma tarefa simples devido à alta complexidade desses alvos. Detectar e discriminar esses alvos constitui tarefa fundamental nos processos de mapeamento baseados em análise de imagem. Entretanto, graças aos avanços tecnológicos incorporados às câmaras fotogramétricas digitais, tem-se percebido um aumento contínuo da resolução espectral. Isso torna possível adquirir imagens com maior potencial para a discriminação devido aos atributos espectrais. Como alternativa de sistema de aerolevantamento, foi desenvolvido o Sistema Aerotransportado de Aquisição e Pós- Processamento de Imagens Digitais (SAAPI) o qual é capaz de adquirir imagens aéreas multiespectrais com alta resolução espacial. O SAAPI é composto por sensores de quadro capazes de produzir imagens multiespectrais com características de flexibilidade, confiabilidade e baixo custo. Mas, esses dados espectrais devem ser avaliados em aplicações de reconhecimento de padrões para aprimorar sua utilização. Nesse contexto, este trabalho busca ajustar índices de realce para serem capazes de destacar alvos específicos como corpo d’água, sombra, via pavimentada e vegetação presentes na paisagem urbana registrados em imagens adquiridas pelo SAAPI. Também, foi desenvolvida uma abordagem para correção do efeito vinhete baseada na análise de superfície de tendência da resposta radiométrica de sombras. Os resultados obtidos foram satisfatórios e confirmaram que as abordagens desenvolvidas podem ser aplicadas em mapeamento de áreas urbanas para reconhecer e identificar alvos específicos nas imagens adquiridas pelo SAAPI. A análise de superfície de... / Pattern recognition of specific targets in the urban scenery is not a simple task due to its high complexity. Recognizing building roofs, per example, has very variable features like geometrical form, dimension, color and texture. Detection and discrimination of these targets are basic tasks in mapping processes which are based on image analysis. Technological advancements of digital cameras have helped to improve the continuous increase of spectral resolution. Consequently, it allows the acquisition of aerial image data with higher potential for target discrimination based on spectral response. As an alternative to areal surveying system, it was developed the Lightweight Airborne Image Acquisition System (SAAPI) in order to survey high resolution areal-based multispectral images. The SAAPI is made-up of sensors to produce multispectral images with characteristics of flexibility, reliability and low cost. However, these spectral data must be evaluated for pattern recognition applications. Thus, this research intends to adjust enhancement indexes to detection of specific targets in the urban scenery, like water, shadow, paved roads and vegetation in images taken through the SAAPI. It was also developed an approach for correcting the vignetting effect based on the trend surface analysis of shadow radiometric response. The findings are satisfactory and validate the use of the developed approach in urban areas mapping to recognize and identify specific targets, based on SAAPI images.... (Complete abstract click electronic access below)

Estruturas de dados (ED) topológicas oferecem diversas vantagens quando se deseja executarumadeformação sobreumamalha. Essas EDs permitem movimentar os nós da malha sem modificar sua topologia, são relativamente simples de seremimplementadas e também são passíveis de serem incorporadas a um ciclo simulação/deformação de forma completamente automática e eficiente. O primeiro objetivo deste trabalho é a concepção de uma ED topológica para representação de malhas elásticas. Tais malhas podem ser do tipo superficial ou volumétrica, e ainda simples ou mista. Para melhor desempenho, confiabilidade e menor consumo de memória, deseja-se que a ED seja implícita quanto à representação de componentes incidentes e adjacentes dos elementos presentes na malha. Outro objetivo deste trabalho é abordar o problema de geração de malhas em domínios arbitrários definidos por uma função implícita. O método proposto é uma extensão do algoritmo de Partição da Unidade Implícita (PUI). Para isso, o método proposto é baseado numa abordagem de preenchimento de superfícies. Este método proposto gera adaptativamente tetraedros em diferentes níveis de refinamento de acordo com o nível de detalhe presente na região do domínio. Diferentemente de trabalhos anteriores, esta característica é feita naturalmente sem necessitar de uma estrutura auxiliar. Para este fim, usa-se uma estrutura algébrica chamada de triangulação Ja1 que é capaz de lidar com tais refinamentos. Além do mais, a triangulação Ja1 permite que se percorra a estrutura simplesmente através de regras algébricas que é uma outra vantagem do método proposto / Topological data Structures (DS) oer several advantages when performing a deformation on a mesh. These DSs allow movement throughout the mesh without modifying its topology, are relatively simple to implement, and there is always the possibility of merging it to simulation/deformation cycle on a completely automatic and ecient form. The main goal of this work is to design and implement a topological DS to represent elastic meshes. These meshes can be either of surface or volume kind, and even simple or mixed. For better performance, more reliability and lower memory consumption, it is necessary that the DSs allow the representation of incident and adjacent components of a given element to be implicit. The second objective to this work is to tackle the problem of mesh generation on arbitrary domains defined by implicit functions. The proposed method is an extension to the algorithm of Partition of Unity Implicits (PUI). For this the proposed method is based on an isosurface stung approach. It adaptively generates the tetrahedra in dierent levels of refinement accordingly to the level of detail presented by the regions of the domain. Dierently to previous work, this feature is done naturally without the aid of an auxiliary data structure. To this end, we use an algebraic structure, named Ja1 triangulation, which is capable of dealing with such refinements. In addition, the Ja1 triangulation permits traversing through the mesh by simply using algebraic rules which is another advantage to the proposed method

A representação de malhas por meio de estrutura de dados e operadores topológicos e um dos focos principais da modelagem geométrica, onde permite uma implementação robusta e eficiente de mecanismos de refinamento adaptativo, alinhamento de células e acesso as relações de incidência e adjacência entre os elementos da malha, o que é de grande importância na maioria das aplicações em mecânica dos fluidos. No caso de malhas não estruturadas, a não uniformidade da decomposição celular e melhor representada por uma estrategia mais sofisticada, que são as estruturas de dados topológicas. As estruturas de dados topológicas indexam elementos de uma malha representando relações de incidência e adjacência entre elementos, garantindo acesso rápido às informações. Um dos aspectos mais comuns aos problemas tratados pela mecânica dos fluidos computacional é a complexidade da geometria do domínio onde ocorre o escoamento. O uso de estruturas de dados para manipular malhas computacionais e de grande importância pois realiza de modo eficiente as consultas às informações da malha e centraliza todas as operações sobre a malha em um único módulo, possibilitando sua extensão e adaptação em diversas situações. Este trabalho visou explorar o acoplamento de uma estrutura de dados topológica, a Mate Face, em um módulo simulador existente, de modo a gerenciar todos os acessos à malha e dispor operações e iteradores para pesquisas complexas nas vizinhanças de cada elemento na malha. O módulo simulador resolve as equações governantes da mecânica dos fluidos através da técnica de volumes finitos. Foi utilizada uma formulação que atribui os valores das propriedades aos centroides dos volumes de controle, utiliza métodos de alta ordem, os esquemas ENO e WENO, que tem a finalidade de capturar com eficiência descontinuidades presentes em problemas governados por equações diferenciais parciais hiperbólicas. As equações de Euler em duas dimensões representam os escoamentos de interesse no presente trabalho. O acoplamento da estrutura de dados Mate Face ao simulador foi realizada através da criação de uma biblioteca desenvolvida que atua como uma interface de comunicação entre os dois módulos, a estrutura de dados e o simulador, que foram implementados em diferentes linguagens de programação. Deste modo, todas as funcionalidades existentes na Mate Face tornaram-se acessíveis ao simulador na forma de procedimentos. Um estudo sobre malhas dinâmicas foi realizado envolvendo o método das molas para movimentação de malhas simulando-se operações de arfagem. A idéia foi verificar a aplicabilidade deste método para auxiliar simulações de escoamentos não estacionarios. Uma outra vertente do trabalho foi estender a estrutura Mate Face de forma a representar elementos não suportados a priori, de modo a flexibilizar o seu uso em simulações de escoamentos baseados no método de volumes finitos espectrais. O método dos volumes espectrais e utilizado para se obter alta resolução espacial do domínio computacional, que também atribui valores das propriedades aos centroides dos volumes de controle, porém, os volumes de controle são particionados em volumes menores de variadas topologias. Assim, uma extensão da Mate Face foi desenvolvida para representar a nova malha para a aplicação do método, representando-se cada particionamento localmente em cada volume espectral. Para todas as etapas deste trabalho, realizaram-se experimentos que validaram a utilizaação da estrutura de dados Mate Face junto a métodos numéricos. Desta forma, a estrutura pode auxiliar as ferramentas de simulações de escoamentos de fluidos no gerenciamento e acesso à malha computacional / The storage and access of grid files by data structures and topologic operators is one of the most important goals of geometric modeling research field, which allows an efficient and stable implementation of adaptive refinement mechanisms, cells alignment and access to incidence and adjacency properties from grid elements, representing great concernment in the majority of applications from fluid mechanics. In the case of non-structured grids, the cellular decomposition if non-uniform and is better suited by a more sophisticated strategy - the topologic data structs. The topologic data structs index grid elements representing incidence and adjacency properties from grid elements, ensuring quick access to information. One of most common aspects from problems solved by computational fluid mechanic is the complexity of the domain geometry where the fluid ows. The usage of data structures to manipulate computational grids is of great importance because it performs efficiently queries on grid information and centers all operations to the grid on a unique module, allowing its extension and flexible usage on many problems. This work aims at exploring the coupling of a topologic data structure, the Mate Face, on a solver module, by controlling all grid access providing operators and iterators that perform complex neighbor queries at each grid element. The solver module solves the governing equations from fluid mechanics though the finite volume technique with a formulation that sets the property values to the control volume centroids, using high order methods - the ENO and WENO schemes, which have the purpose of efficiently capture the discontinuities appearing in problems governed by hyperbolic conservation laws. The two dimensional Euler equations are considered to represent the flows of interest. The coupling of the Mate Face data structure to the solver module was achieved by a creation of a library that acts as an interface layer between both modules, the Mate Face and the solver, which had been implemented using different programming languages. Therefore, all Mate Face class methods are available to the solver module though the interface library in the form of procedures. A study of dynamic grids was made by using spring methods for the moving grid under pitch movement case. The goal was to analyze the applicability of such method to aid non stationary simulations. Another contribution of this work was to show how the Mate Face can be extended in order to deal with non-supported types of elements, allowing it to aid numeric simulations using the spectral finite volume method. The spectral nite volume method is used to obtain high spatial resolution, also by setting the property values to the control volume centroids, but here the control volumes are partitioned into smaller volumes of different types, from triangles to hexagons. Then, an extension of the Mate Face was developed in order to hold the new generated grid by the partitioning specfied by the spectral finite volume method. The extension of Mate Face represents all partitioned elements locally for each original control volume. For all implementations and proposals from this work, experiments were performed to validate the usage of the Mate Face along with numeric methods. Finally, the data structure can aid the fluid flow simulation tools by managing the grid file and providing efficient query operators

[pt] Fenômenos de propagação de fraturas e fragmentação em sólidos podem ser descritos por Modelos de Zona Coesiva e simulados com o Método dos Elementos Finitos. Entre as abordagens computacionais de recente interesse para a representação de fraturas em malhas de elementos finitos, encontram-se as baseadas em elementos coesivos. Nelas, o comportamento de fraturas é representado por elementos coesivos inseridos nas interfaces entre elementos volumétricos da malha original. Os modelos de elementos coesivos podem ser classificados como intrínsecos ou extrínsecos. Modelos intrínsecos requerem elementos coesivos pré-inseridos em todas as interfaces volumétricas passíveis de fraturas. Por outro lado, modelos extrínsecos requerem que elementos coesivos sejam inseridos de forma adaptativa, apenas onde e quando necessários. Porém, a representação de malhas tradicional (elementos e nós) não é suficiente para tratar malhas adaptativas eficientemente, o que faz necessário um suporte topológico apropriado. Em geral, modelos coesivos de fratura também requerem um alto nível de refinamento de malha, para que resultados precisos sejam obtidos. Isso implica em um consumo de memória e processamento que pode ser proibitivo a estações de trabalho tradicionais. Assim, ambientes paralelos tornam-se importantes na solução de problemas de fraturas. Entretanto, devido às dificuldades de paralelização de modelos extrínsecos, as abordagens existentes utilizam modelos intrínsecos ou implementam simulações extrínsecas baseadas em elementos coesivos pré-inseridos ou representados como atributos de elementos volumétricos. Com o objetivo de viabilizar a simulação de fraturas e fragmentação extrínsecas em grandes modelos de forma simples e eficiente, esta tese propõe o sistema ParTopS, um suporte topológico em paralelo para malhas de elementos finitos em análises dinâmicas de fratura e fragmentação. Em especial, é apresentada uma representação compacta e eficiente de malhas de fraturas distribuídas. Elementos coesivos são representados explicitamente e tratados como elementos regulares da malha. Com base na representação de malha distribuída, propõe-se um algoritmo paralelo escalável para a inserção adaptativa de elementos coesivos em malhas bidimensionais e tridimensionais. Operações topológicas simétricas são exploradas para reduzir a comunicação entre partições de malha. O sistema ParTopS foi empregado na paralelização de simulações sequenciais extrínsecas existentes. A escalabilidade e a corretude do suporte topológico em paralelo são demonstradas através de experimentos computacionais realizados em um ambiente massivamente paralelo. Os resultados alcançados mostram que o sistema ParTopS pode ser aplicado de forma eficaz para viabilizar simulações de grandes modelos. / [en] Fracture propagation and fragmentation phenomena in solids can be described by Cohesive Zone Models and simulated with the Finite Element Method. Among the computational approaches of recent interest for fracture representation in finite element meshes are those based on cohesive elements. In those approaches, fracture behavior is represented by cohesive elements inserted at the interfaces between volumetric (bulk) elements of the original mesh. Cohesive element models can be classified into intrinsic or extrinsic. Intrinsic models require pre-inserted cohesive elements at every volumetric interface in which fracture is allowed to happen. On the other hand, extrinsic models require that cohesive elements be adaptively inserted, wherever and whenever necessary. However, the traditional mesh representation (elements and nodes) is not sufficient for handling adaptive meshes, which makes an appropriate topological support necessary. In general, cohesive models of fracture also require a high level of mesh refinement near crack tips, such that accurate results can be achieved. This implies in memory and processor consumption that may be prohibitive for traditional workstations. Thus, parallel environments become important for the solution of fracture problems. However, due to the difficulties for the parallelization of extrinsic models, the existing approaches use intrinsic models or implement extrinsic simulations based on pre-inserted cohesive elements or cohesive elements represented as attributes of volumetric elements. In order to allow fracture and fragmentation simulations of large models in a simple and efficient way, this thesis proposes the ParTopS system, a parallel topological support for finite element meshes in dynamic fracture and fragmentation analyses. Specifically, a compact and efficient representation of distributed fracture meshes is presented. Cohesive elements are explicitly represented and treated as regular elements in the mesh. Based on the distributed mesh representation, we propose a scalable parallel algorithm for adaptive insertion of cohesive elements in both bidimensional and tridimensional meshes. Symmetrical topological operations are exploited in order to reduce communication among mesh partitions. The ParTopS system has been employed in order to parallelize existing serial extrinsic simulations. The scalability and correctness of the parallel topological support is demonstrated through computational experiments executed on a massively parallel environment. The achieved results show that ParTopS can be effectively applied in order to enable simulations of large models.

Since the introduction of Data Warehouse (DW) and Online Analytical Processing (OLAP) technologies, efficient computation of data cubes has become one of the most relevant and pervasive problems in the DW area. The data cube operator has exponential complexity; therefore, the materialization of a data cube involves both huge amount of memory and substantial amount of time for its generation. Reducing the size of data cubes, without loss of generality, thus becomes one of the essential aspects for achieving effective OLAP services. Previous approaches reduce substantially the cube size using graph representations. A data cube can be viewed as a set of sub-graphs. In general, the approaches eliminate prefix redundancy and part of suffix redundancy of a data cube. In this work, we propose three major contributions to reduce the data cube size: MDAG, MCG and p-Cube Approaches. The MDAG approach eliminates the wildcard all (*), which represents an entire aggregation, from the cube representation, using the dimensional ID. It also uses the internal nodes to reduce the cube representation height, number of branches and number of common suffixed nodes. Unfortunately, the MDAG approach just reduces the data cube suffix redundancy, so in order to complete eliminate prefix/suffix redundancies we propose the MCG approach. The MCG approach produces a full cube with a reduction ratio of 70-90% when compared to a Star full cube representation. In the same scenarios, the new Star approach, proposed in 2007, reduces only 10-30%, Dwarf 30-50% and MDAG 40-60% of memory consumption when compared to Star approach. Our approaches are, on average, 20-50% faster than Dwarf and Star approaches. In this work, we also propose a parallel cube approach, named p-Cube. The p-Cube approach improves the runtime of Star, MDAG and MCG approaches, while keeping their low memory consumption benefits. The p-Cube approach uses an attribute-based data cube decomposition strategy which combines both task and data parallelism. It uses the dimensions attribute values to partition the data cube into a set of disjoint sub-cubes with similar size. The p-Cube approach provides similar memory consumption among its threads. Its logical design can be implemented in shared-memory, distributed-memory and hybrid architectures with minimal adaptation.