Orientador: Philippe Remy Bernard Devloo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-14T01:58:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rylo_EdimarCesar_D.pdf: 6164747 bytes, checksum: e5675a350bb563815a0ed3a28155e3ee (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esse trabalho apresenta uma abordagem para a implementação de métodos auto-adaptativos hp em malhas de elementos finitos utilizando processamento paralelo para a seleção do padrão hp a ser utilizado em cada elemento da malha. Dois tópicos são destacados: análise da qualidade da aproximação e modo de melhoria do espaço de aproximação. O trabalho apresentado propõe uma estrutura para a implementação de métodos hp autoadaptativos no ambiente PZ. Essa estrutura é genérica e pode ser utilizada independentemente de: formulação fraca, tipo de elemento utilizado, método de resolução etc. A estrutura proposta define a interface requerida de um estimador de erros, bem como a interface para a seleção do padrão de refinamento. Tal interface contempla a possibilidade de análise de malhas com elementos contínuos ou descontínuos. A implementação apresentada contempla o processamento em máquinas paralelas, de modo que o tempo de obtenção de uma malha adaptada seja aceitável em aplicações práticas. O cálculo do erro bem como a definição dos padrões de refinamento pode ser feito utilizando processamento paralelo, em ambientes com memória compartilhada ou distribuída. Uma metodologia de refinamento h baseado em padrões de refinamento foi desenvolvida, implementada e validada. Essa metodologia facilita a implementação de padrões de refinamento. Em contrapartida, a geração de malhas com espaços de aproximação contínuos impõe restrições para a seleção do padrão de refinamento de um elemento. Assim, para a seleção de um padrão de refinamento de um elemento foi desenvolvida uma metodologia de análise de padrões admissíveis. A seleção do padrão de refinamento tendo por base uma análise de padrões admissíveis é um ponto que requer novas pesquisas, sendo considerado um dos desafios da auto-adaptatividade (ver Zienkiewicz [55]). / Abstract: This work presents a study of hp adaptive methods applied to finite element approximations. Two topics are emphasized: analysis of the quality of the approximation and methodology of refinement of the approximation space. The main objective of the work is to conceive a framework for developing hp-adaptive algorithms within the PZ environment. The framework is independent of the weak statement, type of element or resolution method. The framework uses separate interfaces to define the error estimation method and selection of refinement pattern. Secondly, the framework was ported to parallel processing using the object oriented framework OOPar. The intent of parallelizing the adaptive process is to reduce the time spent in error estimation and choice of the optimal refinement pattern and thus bring adaptivity to a level where it can be used as a routine analysis method. Both error estimation and choice of refinement pattern are implemented on a shared and/or distributed machine. Finally, a methodology was developed to extend the h-adaptive refinement process based on refinement patterns. Together with the implementation of refinement patterns, a procedure was developed to check on the compatibility of refinement patterns of two neighboring elements. The choice of the "best" refinement patterns is one of the main challenges of adaptive methods (Zienkiewicz [55]). The availability of different ways of refining elements increases the flexibility of the code, but also introduces the challenge of deciding which pattern is the "best" pattern. It is possible that the combination of optimized h-refinement together with choice of h and/or p refinement may lead to very efficient approximation spaces for a given problem. / Doutorado / Estruturas / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T06:26:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hsu_AtilioClaudio_M.pdf: 6986419 bytes, checksum: 5d1120daa8d4126ad4a6fd84fd5ac188 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Nesta dissertação apresenta-se o desenvolvimento e a implementação de algoritmos para geração de malhas adaptativas de elementos triangulares, visando o estudo de problemas de propagação eletromagnética em domínios bidimensionais. Foram implementadas duas técnicas de refinamento, uma baseada no método da troca de arestas denominado Delaunay e a outra baseada na técnica de suavização de Laplace. O gerador implementado leva em conta interfaces de curvatura arbitrária e, também, pode ser facilmente integrado aos programas desenvolvidos no Departamento de Microonda e Óptica (DMO) / Abstract: This work presents the development of algorithms for adaptive mesh generation of triangular elements applicable to electromagnetic propagation problems in bidimensional domains. Several techniques were used, such as edgeflip, known as Delaunay method, and the Laplacian¿s smoothing method. The program considers arbitrary curvature interfaces and can be easily integrated to the programs created in the Department of Microwaves and Optics (DMO) / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Anesio dos Santos Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T13:45:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Spolador_FernandoLuis_M.pdf: 2931500 bytes, checksum: 2b62ae2221ab4439c98ba66acde8bb13 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Nesta dissertação é apresentada a proposta de um software para simulação e análise de sistemas de potência. A crescente necessidade de expansão dos sistemas elétricos e de validação destes sistemas nos mais diversos estados, fazem com que sejam necessários cada vez mais estudos. As simulações computacionais se apresentam como uma forma eficaz e de custo reduzido para a realização destes estudos, porém estas simulações acabam por gerar uma enorme quantidade de informações. O software proposto possui um conjunto de recursos, dentre eles, interfaces gráficas amigáveis com o usuário e manipulação de base de dados, que buscam fornecer as ferramentas necessárias para o processo de análise e efetiva busca de soluções para o modelo do sistema elétrico estudado. O software foi estruturado de forma a facilitar uma evolução continua e a inserção de novos recursos e funcionalidades. Palavras-chave: Sistema de Potência, Orientação a Objetos, Interface Gráfica com o Usuário / Abstract: This dissertation presents the proposal for a software for simulation and analysis of power systems. The growing need for expansion of electrical systems, the need for validation of these systems in the most diverse state, make it increasingly necessary studies of these systems. The computer simulations are presented as an effective and low cost for carrying out this study, but these simulations ultimately generate a huge amount of information. The software proposed has a set of resources, including friendly graphical user interfaces and manipulation of the databases, which seek to provide the tools necessary to the process of analysis and effective search for solutions to the model of the electrical system studied. The software has been structured to facilitate an ongoing evolution and inclusion of new features and functionality. Keywords: Power System, Object Oriented, Graphical User Interface / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

O método de elementos analíticos simula escoamentos subterrâneos por meio da superposição de soluções conceituais. No contexto do método, inomogeneidade é uma região bem definida de condutividade hidráulica constante. A diferença de condutividade hidráulica entre a inomogeneidade e o meio em que está inserida causa uma descontinuidade (salto) no potencial de descarga. Tradicionalmente este salto é simulado usando polinômios de primeiro ou segundo grau. O presente trabalho usa polinômios splines quadráticos para interpolar os saltos ocorridos no potencial de descarga ao longo das bordas de inomogeneidades. Paralelamente, a formulação tradicional de interpolação dos saltos no potencial de descarga é estendida para qualquer grau. Os principais elementos que compõe o método são descritos e implementados. O programa computacional resultante (AEM) foi desenvolvido integrado a um sistema de informações geográficas de código-aberto (JUMP). O programa permite a integração com outros sistemas de informações geográficas baseados em JAVA, guardando independência do SIG residente. O projeto do programa AEM/JUMP é baseado na programação orientada a objetos e apresentou grande afinidade com o método de elementos analíticos, havendo identificação entre os conceitos de elemento (usado pelo método) e de objeto (usado pela programação). Conceitos de padrões de projeto são utilizados objetivando ampliar as facilidades de leitura, entendimento, otimização e modificação do código fonte, já disponibilizadas pela programação orientada a objetos. Problemas conceituais são abordados usando as formulações propostas. A interpolação por splines quadráticas mostrou-se eficiente e precisa. Considerando as soluções exatas, o erro médio sobre a área de estudo foi inferior a 0,12%. O AEM/JUMP foi aplicado à região da Lagoa do Bonfim - RN com o objetivo de determinar as isolinhas de cargas hidráulicas. Os resultados foram comparados com estudo anterior, onde obteve resultados compatíveis, comprovando a aplicação do método e de sua implementação. Foram incorporadas ao problema da Lagoa do Bonfim características geométricas do contorno do oceano e de aluviões existentes no entorno da lagoa, demonstrando a utilidade do programa para gerar diferentes cenários de simulação. / The analytical elements method simulates underground draining through the superposition of conceptual solutions. In the method\'s context, inhomogeneity in defined as a clearly set region of constant hydraulic conductivity. Inhomogeneity hydraulic conductivity differences and the environment in which they are inserted cause a discontinuity (jump) in the discharge potential. Traditionally, this jump is simulated using first or second degree polynomials.The present work presents a formulation that uses quadratic spline polynomials to interpolate jumps occurred in the discharge potential through inhomogeneity borders. At the same time, the traditional formulation of discharge potential jump interpolation is extended to any degree. The main elements that compose the method are described and implemented. The resulting computational program (AEM) was developed integrated to an open code geographic information system (JUMP). The program permits the integration with other geographic information systems based on JAVA, keeping its independence from resident SIG. The architecture project program AEM/JUMP is based on object-oriented programming and presented great affinity with the analytical element method, showing identification among element concepts (used by the method) and the object (used by the program). Standard project concepts are used, seeking to widen source code reading possibilities, understanding, optimization and modifications already available through the object-oriented programming. Conceptual problems are approached with proposed formulations. Quadratic spline interpolation proved to be efficient and precise. Considering exact solutions, average mistake on study area was lower than 0.12%. AEM/JUMP was applied to the Lagoa do Bonfim (RN) lake region with the aim of establishing hydraulic charge isolines. Results were compared with the previous study, where compatible results had been obtained, thus proving method feasibility and implementation. Geometric features of surrounding areas and alluvion regions present around the lake area were incorporated to the original problem, demonstrating the usefulness of the program to generate different simulation scenarios.

Orientador: Marco Lúcio Bittencourt / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T13:08:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Augusto_RodrigoAlves_D.pdf: 47284136 bytes, checksum: 2bd38de7405d98c59a2507e548ca15d9 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Nesta tese é apresentada uma arquitetura orientada por objetos para Método dos Elementos Finitos de Alta Ordem (MEF-AO) para solucionar problemas de grandes deformações com material hiperelástico em mecânica estrutural. O programa hp2fem foi construído em linguagem de programação MatLab, sendo totalmente modular e facilmente estensível para qualquer tipo de problema. A formulação do problema de grandes deformações foi realizada com auxílio de operadores cinemáticos, de tensões e equações constitutivas. A solução do sistema de equação não-linear for feita através do Método de Newton-Raphson. Apresentam-se resultados para a simulação de problema de grandes deformações usando material neo-Hookeano compressível em problemas 2D e 3D e métodos de alta ordem. Também, problemas de contato e otimização de forma são tratados aqui. Conclui-se que a arquitetura funciona muito bem e que o uso do MEF-AO traz grandes benefícios quanto à taxa de convergência / Abstract: This thesis presents an object oriented architecture for the High-Order Finite Element Method (HO-FEM) to solve problems of large deformations in structural mechanics. The software hp2fem was implemented using the Matlab programming language and is fully modular and easily extensible to any problem. The formulation of large deformation considered the kinematic, stress-strain operators and constitutive equations. The solution of nonlinear system equations is performed by the Newton-Raphson method. Results are presented for the simulation of large deformation problem using neo-Hookean compressible material in 2D and 3D problems and the high order methods. Also, contact problems and shape optimization are performed here. It is concluded that the architecture works very well and that the use of the HO-FEM brings great benefits in terms of convergence rate / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Manuel de Jesus Mendes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:34:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_PauloSergioda_D.pdf: 1777936 bytes, checksum: 623cb05483de0ceb59da755ce1eb66ce (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Este trabalho contribui para a convergência de agentes móveis e agentes inteligentes através da proposta de um framework para incorporar técnicas de Inteligência Artificial (IA) a agentes móveis criados com os principais sistemas de mobilidade contemporâneos baseados em Java. Os requisitos a serem satisfeitos pelo framework são identificados e sua arquitetura é estabelecida. Um dos principais mecanismos de IA, o mecanismo de inferência com encadeamento progressivo baseado em regras, é implementado de acordo com o framework sugerido. Uma metodologia de desenvolvimento de software orientada a objetos e vários padrões de projeto são utilizados na concepção tanto do framework quanto do mecanismo de inferência. Os modelos resultantes são documentados através da Linguagem Unificada de Modelagem (UML) e as principais decisões de projeto, na forma de diretrizes a serem adotadas na criação de outros mecanismos. A proposta é avaliada através da construção de agentes móveis controlados pelo mecanismo desenvolvido e pelo levantamento do custo de transporte de seu código e dados. Os resultados mostram que o framework é viável e que o custo de transporte do mecanismo implementado é bem menor que o dos equivalentes encontrados na literatura / Abstract: This thesis contributes for the convergence of mobile and intelligent agents by proposing a framework for embedding Artificial Intelligence (AI) techniques in mobile agents built with the main actual Java-based mobile agent systems. The requirements to be satisfied by the framework are identified and its architecture is established. One of the most essential AI engines, the rule-based forward-chaining inference engine is implemented in agreement with the suggested framework. An object-oriented software development methodology and several design patterns are used in the conception of both, the framework and the inference engine. The resulting models are documented using the Unified Modeling Language (UML) and the main design decisions, as directions to be adopted in the development of other engines. The proposal is evaluated by the construction of mobile agents controlled by the developed engine and by the estimation of the transportation cost of the engine¿s code and data. The results show the framework is feasible and that the transportation cost of the implemented engine is much lower than the cost of similar engines found in literature / Doutorado / Engenharia de Computação / Doutor em Engenharia Elétrica

O mecanismo de tratamento de exceções disponível em linguagens orientadas a objetos está sendo cada vez mais utilizado e representa cerca de 8% das linhas de código em programas escritos com linguagens de terceira geração, de acordo com algumas pesquisas. No entanto, este mecanismo está entre os menos compreendido pelos desenvolvedores e menos testado. A dificuldade de testar exceções aumenta na fase de teste de integração, porque exceções lançadas em um determinado nível e não tratadas podem subir na hierarquia de chamada. O uso de aspectos também pode introduzir novos tipos de defeitos, como por exemplo um adendo pode inserir lançamentos de exceções no programa sem que exista algum tratamento previsto para elas. Este trabalho apresenta uma proposta para testes de integração estrutural de fluxos de exceções de programas Java e AspectJ. Isto é feito propondo-se alterações na representação do fluxo de exceção no grafo de fluxo de controle integrado e propondo-se novos critérios baseados no fluxo de exceção. Além disso, essas propostas foram implementadas e geraram uma extensão da ferramenta chamada Ja-BUTi/AJ. Para avaliar a proposta deste trabalho, um estudo de caso e um experimento formal foram conduzidos. O estudo de caso teve como objetivo validar a extensão da JaBUTi/AJ desenvolvida e fazer uma avaliação inicial do custo de aplicação dos critérios propostos. O experimento formal realizou uma comparação entre as ferramentas JaBUTi/AJ e VITTAE no contexto do teste do fluxo de exceções. Ambos os estudos são apresentados e discutidos nesta dissertação / Exception handling mechanisms available in object-oriented languages have become increasingly used and account for about 8% of the lines of code in modern programs according to some empirical researches. Yet, this mechanism is among the least understood by programmers and the less tested. The difficulty of testing exceptions increases in the phase of integration testing (e.g. inter-class testing) because exceptions raised on a certain level and not handled can flow through the call hierarchy. Using aspects also cause other types of errors, e.g. an advice can insert exceptions not foreseen by the base program. This paper presents a proposal for structural integration testing of exception flows of Java and AspectJ programs. This is done by proposing changes to the classic control ow graph and by proposing new criteria based on the exception ow. Moreover, these proposals have been implemented in a tool named JaBUTi/AJ. To evaluate the proposal of this work, a case study and a formal experiment have been conducted. The case study had the objective of validating the JaBUTi/AJ extension developed and making a preliminary assessment of the cost to use the tool. The formal experiment made a comparison between the tools JaBUTi/AJ and VITTAE in the context of exception flow test. Both studies are presented and discussed in this dissertation

Com o avanço tecnológico dos últimos anos passou a ser normal vermos microprocessadores com múltiplos núcleos (cores). A expectativa é de que o crescimento da quantidade de núcleos passe a ser maior do que o crescimento da velocidade desses núcleos. Assim, além de se preocuparem em otimizar algoritmos sequenciais, os programadores começaram a dar mais atenção às possibilidades de aproveitamento de toda a capacidade oferecida pelos diversos cores. Existem alguns modelos de programação que permitem uma abordagem concorrente. O modelo de programação concorrente mais adotado atualmente é o baseado em threads, que utiliza memória compartilhada e é adotado em Java. Um outro modelo é o baseado em troca de mensagens, no qual as entidades computacionais ativas são denominadas atores. Nesse trabalho, estudamos a linguagem Scala e seu modelo de atores. Além disso, implementamos em Scala uma versão paralela de um algoritmo de classicação que simula o sistema imunológico dos animais, o AIRS paralelo, e comparamos seu desempenho com a versão em Java. / With the technological advance of the last years it has been normal to see microprocessors with multiple cores. The expectation is that the growth of number of cores becomes greater than the growth of the speed of these cores. This way, besides worrying about optimizing sequential algorithms, developers started to give more attention to the possibilities of proting from all capacity offered by the cores. There exists a few programming models that allow a concurrent approach. In these days, the most adopted concurrent programming model is the one based on threads, which uses shared memory and is adopted in Java. Other model is based on message passing, on which the active computational entities are called actors. In this project, we studied Scala language and its model based on actors. Besides that, we implemented in Scala a parallel version of a classification algorithm that simules the immune system of the animals, parallel AIRS, and compared its performance with the Java version.

Uma abordagem de teste estrutural de integração par-a-par para programas OO e OA escritos em Java e AspectJ é apresentada. A finalidade dessa abordagem é descobrir defeitos que possam existir na interface entre os pares de unidades que se relacionam em um programa. Para programas OO este tipo de teste envolve testar a interação entre os pares de métodos. Já para programas OA, o teste estrutural de integração par-a-par envolve testar a interação entre os seguintes pares de unidades: método-método, método-adendo, adendo-método e adendo-adendo. Para efetuar o teste estrutural de integração par-a-par deve-se considerar todo o fluxo de execução (fluxo de controle e de dados) que ocorre entre a unidade chamadora e a unidade chamada. Para isso é definido o grafo Def-Uso Par-a-Par (PWDU) que é uma abstração formada pela integração dos grafos Def-Uso Orientado a Aspectos (AODU) da unidade chamadora e da unidade chamada. Além disso, são propostos três critérios para derivar requisitos de teste para pares de unidades. Dentre eles, dois critérios são baseados em fluxo de controle: todos-nós-integrados e todas-arestas-integradas; e um critério é baseado em fluxo de dados: todos-usos-integrados. Uma ferramenta que apóia o teste estrutural de unidade de programas OO e OA escritos em Java e AspectJ, chamada JaBUTi/AJ, foi estendida para dar apoio à abordagem de teste de integração proposta. Exemplos de usos são discutidos para explicar a aplicação da abordagem / A pairwise integration structural testing approach for OO and AO programs implemented with Java and AspectJ is presented. The purpose of this approach is to find faults that may exist in the interface between the pairs of units that relate in a program. For OO programs this type of testing involves testing the interaction among pair of methods. For AO programs, the pairwise integration structural testing involves testing the interaction among the following pairs of units: method-method, method-advice, advice-method and advice-advice. To perform the pairwise integration structural testing, all the execution flow (control and data flow) that happens between the caller and the called unit must be considered. For this, it is defined the PairWise Def-Use graph (PWDU) that is an abstraction formed by the integration of the Aspect-Oriented Def-Use (AODU) graphs of the caller and called unit. Additionally, three new criteria to derive test requirements for pairs of units are proposed. Amongst them, two criteria are based on control flow: all-integrated-nodes and all-integrated-edges; and one criterion is based on data flow: all-integrated-uses. A tool that supports unit structural testing of OO and AO programs implemented with Java and AspectJ, called JaBUTi/AJ, was extended in order to support the proposed integration testing approach. Examples are discussed in order to explain the application of the approach

The Generalized Finite Element Method (GFEM) is a numerical method based on the Partition of Unity (PU) concept and inspired on both the Partition of Unity Method (PUM) and the hp-Cloud method. According to the GFEM, the PU is provided by first-degree Lagragian interpolation functions, defined over a mesh of elements similar to the Finite Element Method (FEM) meshes. In fact, the GFEM can be considered an extension of the FEM to which enrichment functions can be applied in specific regions of the problem domain to improve the solution. This technique has been successfully employed to solve problems presenting discontinuities and singularities, like those that arise in Fracture Mechanics. However, most publications on the method are related to linear analyses. The present thesis is a contribution to the few studies of nonlinear analyses of Solid Mechanics by means of the GFEM. One of its main topics is the derivation of a segment-to-segment generalized contact element based on the mortar method. Material and kinematic nonlinear phenomena are also considered in the numerical models. An Object-Oriented design was developed for the implementation of a GFEM nonlinear analyses framework written in Python programming language. The results validated the formulation and demonstrate the gains and possible drawbacks observed for the GFEM nonlinear approach. / O Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG) é um método numérico baseado no conceito de partição da unidade (PU) e inspirado no Método da Partição da Unidade (MPU) e o método das Nuvens-hp. De acordo com o MEFG, a PU é obtida por meio de funções de interpolação Lagragianas de primeiro grau, definidas sobre uma rede de elementos similar àquela do Método dos Elementos Finitos (MEF). De fato, o MEFG pode ser considerado uma extensão do MEF para a qual se pode aplicar enriquecimentos em regiões específicas do domínio, buscando melhorias na solução. Esta técnica já foi aplicada com sucesso em problemas com descontinuidades e singularidades, como os originários da Mecânica da Fratura. Apesar disso, a maioria das publicações sobre o método está relacionada a análises lineares. A presente tese é uma contribuição aos poucos estudos relacionados a análises não-lineares de Mecânica dos Sólidos por meio do MEFG. Um de seus principais tópicos é o desenvolvimento de um elemento de contato generalizado do tipo segmento a segmento baseado no método mortar. Fenômenos não lineares devidos ao material e à cinemática também são considerados nos modelos numéricos. Um projeto de orientação a objetos para a implementação de uma plataforma de análises não-lineares foi desenvolvido, escrito em linguagem de programação Python. Os resultados validam a formulação e demonstram os ganhos e possíveis desvantagens da abordagem a problemas não lineares por meio do MEFG.