Orientador: Fábio Roberto Chavarette / Resumo: O trabalho do profissional que atua nas diferentes áreas da engenharia resume-se na incessante busca pelo aumento da produtividade e rendimento, e pela redução do impacto das restrições como, consumo, custo, peso sobre os sistemas. Contudo, a solução de problemas de engenharia na sua forma analítica e exata só é possível para sistemas muito simples, desta forma, sistemas mais complexos, que geralmente possuem várias soluções, faz-se necessário optar por procedimentos de aproximação numérica com precisão aceitável e métodos de otimização para determinar a melhor solução dentre as existentes. Nos últimos anos, as técnicas de otimização têm estudado os comportamentos de fenômenos da natureza, visando a concepção de heurísticas de otimização, no qual, são utilizados para a solução de problemas de engenharia com restrições. Neste estudo é realizada a aplicação de diferentes técnicas de penalização, para tratamento de restrições, acoplados a um Algoritmo de Competição Imperialista (ICA), uma meta-heurístico que se baseia no imperialismo colonial adotado pelos países no século XVI com o objetivo de estender seus limites territoriais através da conquista de outros territórios denominados colônias. Diversos experimentos computacionais são realizados visando avaliar o desempenho do algoritmo considerando vários problemas testes encontrados na literatura. / Abstract: The work of the professional who works in the different areas of engineering boils down to the incessant search for increased productivity and efficiency, and for reducing the impact of constraints such as consumption, cost, and weight on systems. However, the solution of engineering problems in its analytical and exact form is only possible for very simple systems, in this way, more complex systems, which usually have several solutions, it becomes necessary to opt for numerical approximation procedures with acceptable precision and methods to determine the best solution among the existing ones. In recent years, optimization techniques have studied the behavior of natural phenomena, aiming at the design of optimization heuristics, in which they are used to solve constrained engineering problems. In this study the application of different penalization techniques for the treatment of constraints is coupled with an Imperialist Competitive Algorithm (ICA), a metaheuristic that is based on colonial imperialism adopted by the countries in the 16th century with the objective of extending its limits through the conquest of other territories called colonies. Several computational experiments are performed aiming to evaluate the performance of the algorithm considering several test problems found in the literature. / Mestre

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-22T20:11:29Z No. of bitstreams: 1 francilenebarbosadossantossilva.pdf: 1221545 bytes, checksum: 856c7ab72d52744ef09d0bed1ecbd238 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-07T20:11:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 francilenebarbosadossantossilva.pdf: 1221545 bytes, checksum: 856c7ab72d52744ef09d0bed1ecbd238 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T20:11:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 francilenebarbosadossantossilva.pdf: 1221545 bytes, checksum: 856c7ab72d52744ef09d0bed1ecbd238 (MD5) Previous issue date: 2011-08-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Estratégias de penalização são muito utilizadas no trato de problemas com restrições. Problemas inerentes a escolha de valores adequados para os termos de penalização di-ficultam a obtenção de resultados confiáveis e robustos na sua aplicação em problemas da otimização estrutural. Técnicas baseadas em modelos de penalização adaptativa tem apresentado relativo sucesso quando aplicadas em conjunto com algoritmos evolucionis-tas. Apresenta-se aqui uma nova alternativa utilizando uma estratégia de lagrangeano aumentado para o trato das restrições do problema de otimização estrutural. Encontra-se na literatura modelos para penalização adaptativa bem como o uso do lagrangeano aumentado em conjunto com algoritmos genéticos geracionais. O objetivo desse trabalho é adaptar um modelo de penalização para um algoritmo genético não gera-cional, bem como criar um algoritmo baseado em lagrangeano aumentado também para o algoritmo não-geracional. Esses algoritmos foram aplicados em estruturas reticuladas, muito utilizadas na construção civil como coberturas de ginásios, hangares, galpões, etc. O desempenho desses tipos de estruturas e funções matemáticas foi analisado com as técnicas de tratamento de restrição apresentadas nesse trabalho. Isso foi feito durante a busca de soluções ótimas na tentativa de minimizar os custos e satisfazer as restrições adequadas para diversas estruturas e funções matemáticas. / Penalty strategies are widely used in dealing with problems with constraints. Problems inherent in the choice of appropriate values for the terms of penalties dificult to obtain reliable and strong results in its application in problems of structural optimization. Techniques based on models of adaptive penalty has shown some success when applied in conjunction with evolutionary algorithms. Here is presented a new alternative using augmented Lagrangian strategy for dealing with the problem of constrained structural optimizations. It is found in the literature models for adaptive penalties as well as the use of the augmented Lagrangian together with generational genetic algorithms. The aim of this work is to adapt a model of penalization for non-generational genetic algorithm, as well as create an algorithm based on augmented Lagrangian as also for a non-generational algorithm. These algorithms were applied to structures, widely used in construction as coverage of gymnasiums, hangars, etc.. The performance of these types of structures and functions was analyzed using mathematical techniques for handling constraints presented in this work. This was done during the search for optimal solutions in an attempt to minimize costs and satisfy the constraints appropriate for various structures and mathematical functions.