Submitted by MARCELO VILELA FIGUEIREDO null (marcelo_mvf@yahoo.com.br) on 2017-05-25T23:07:30Z No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 1014783 bytes, checksum: 22908ac56d455abd6c044c5f2ad518ac (MD5) / Rejected by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo a orientação abaixo: O arquivo submetido não contém o certificado de aprovação. O arquivo submetido está sem a ficha catalográfica. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija esta informação e realize uma nova submissão com o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2017-05-30T16:26:10Z (GMT) / Submitted by MARCELO VILELA FIGUEIREDO null (marcelo_mvf@yahoo.com.br) on 2017-05-30T21:46:52Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Marcelo Vilela Figueiredo.pdf: 1210959 bytes, checksum: 8c48e557b53c5d68ac46ba054aedee03 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-05-31T12:49:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 figueiredo_mv_me_guara.pdf: 1210959 bytes, checksum: 8c48e557b53c5d68ac46ba054aedee03 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-31T12:49:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 figueiredo_mv_me_guara.pdf: 1210959 bytes, checksum: 8c48e557b53c5d68ac46ba054aedee03 (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 / O controle de qualidade é um dos principais pilares para um bom rendimento de uma linha produtiva, visando garantir maior eficiência, eficácia e redução de custos de produção. A identificação de causas de defeitos e o controle das mesmas é uma atividade relativamente complexa, devido à infinidade de variáveis presentes em determinados processos. Na produção de itens à base de aço fundido, objetiva-se reduzir defeitos de fundição (rechupes, trincas, problemas dimensionais, entre outros), os quais podem ser ocasionados por diversas variáveis de processo, tais como: composição química do aço, temperatura de vazamento e propriedades mecânicas. Em virtude disso, o presente trabalho foi desenvolvido em uma indústria siderúrgica de grande porte, a qual atua na produção de componentes ferroviários e industriais. Por meio de sua extensa base de dados, foram avaliadas as eficiências dos produtos produzidos, sendo os mesmos denominados DMU (Decision Making Units). Para tal foi aplicada a BiO-MCDEA (Bi Objective Data Envelopment Analysis) em sete DMUs produzidas à base de aço fundido em função de 38 variáveis de processos. Nesta aplicação foram evidenciadas as variáveis de processos (input/output) influentes na determinação da eficiência das DMUs. Uma vez obtidos tais resultados, foram desenvolvidas funções empíricas para as variáveis respostas em função das variáveis de processos influentes por meio de regressão não-linear múltipla. Por fim foi realizada a Otimização via Simulação Monte Carlo de forma a determinar com quais valores se deve trabalhar com cada input para a otimização das funções empíricas. Os resultados obtidos foram satisfatórios, sendo bem condizentes com a realidade da empresa e a abordagem aplicada por meio da combinação de diferentes ferramentas se mostrou aderente à realidade estudada, e também inovadora. / Quality control is one of the pillars to guaranty a good yield on a production line, aiming to reach better efficiency, effectiveness and reduction of production costs. The identification of defects causes and its control is an activity relatively complex, due to the infinity of variables on some process. One of the most important objectives on a Steel Castings Parts production is to reduce castings defects (shrinkage, cracks, dimensional problems, etc.), that can be caused by several process variables, such asChemical Composition, Pouring Temperature and Mechanical Properties. Due to the mentioned explanations, this study was developed at a large steel industry, which produces rail and industrial parts. The efficiency of the produced parts, called DMU (Decision Making Units), was analyzed through an extensive data base. It was done by using BiO-MCDEA (Bi Objective Data Envelopment Analysis) on seven DMUs, which are steel casting parts, in function of 38 process variables. Additionally, the process variables influents on the DMU’s efficiency determination were evidenced through the mentioned implementation. Once those results were obtained, empirical functions were developed for the response variables in function of the influents process variables through multiple non-linear regression. Finally an optimization via Monte Carlo Simulation was implemented in order to determine the inputs values necessary to optimize the empirical functions. The achieved results were satisfactory, being consistent with the industry’s reality and the applied methodology through the combination of different tools were effectiveness and innovative.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-04-08T22:40:13Z No. of bitstreams: 1 ThatianaCunhaNavarroDeSouza_TESE.pdf: 4253732 bytes, checksum: b88b33669e4903291d2e3da03d76f832 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-04-11T22:01:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ThatianaCunhaNavarroDeSouza_TESE.pdf: 4253732 bytes, checksum: b88b33669e4903291d2e3da03d76f832 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-11T22:01:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ThatianaCunhaNavarroDeSouza_TESE.pdf: 4253732 bytes, checksum: b88b33669e4903291d2e3da03d76f832 (MD5) Previous issue date: 2015-03-13 / Um importante problema enfrentado pela ind?stria petrol?fera ? distribuir v?rios produtos derivados de petr?leo atrav?s de polidutos. Tal distribui??o ? feita atrav?s de uma rede composta por refinarias (n?s fonte), parques de armazenagem (n?s intermedi?rios) e terminais (n?s de demanda), interligados por um conjunto de polidutos que transportam petr?leo e derivados entre ?reas adjacentes. Restri??es relativas a limites de armazenamento, tempo de entrega, disponibilidade das fontes, limites de envio e recebimento, entre outras, t?m de ser satisfeitas. Alguns pesquisadores lidam com este problema sob o ponto de vista discreto onde o fluxo na rede ? visto como o envio de bateladas. Geralmente, n?o existem dispositivos de separa??o entre bateladas de produtos diferentes e as perdas devidas ? interface podem ser significativas. Minimizar o tempo de entrega ? um objetivo usual dos engenheiros durante a programa??o do envio de produtos em redes de polidutos. No entanto, os custos devidos ?s perdas geradas nas interfaces n?o podem ser desconsiderados. O custo do envio dos produtos tamb?m depende das despesas de bombeamento as quais s?o, em grande parte, devidas ao custo da energia el?trica. Uma vez que a tarifa industrial de energia el?trica varia ao longo do dia, o bombeamento em diferentes per?odos ter?o diferentes custos. Este trabalho apresenta uma investiga??o experimental de m?todos computacionais desenvolvidos para lidar com o problema do envio de bateladas de derivados de petr?leo considerando a minimiza??o simult?nea de tr?s fun??es objetivo: tempo de entrega, perdas devidas ?s interfaces e custo de energia el?trica. Tal problema ? NP- ?rduo e ser? abordado atrav?s de algoritmos evolucion?rios h?bridos. As hibridiza??es t?m como foco principal os Algoritmos Transgen?ticos e arquiteturas cl?ssicas de algoritmos evolucion?rios multi-objetivo como MOEA/D, NSGA2 e SPEA2. Tr?s arquiteturas denominadas MOTA/D, NSTA e SPETA, s?o aplicadas ao problema. ? apresentado um estudo experimental dos algoritmos propostos onde ? utilizado um conjunto de trinta casos teste. Para analisar os resultados obtidos com os algoritmos s?o empregados indicadores de qualidade Pareto concordantes e testes estat?sticos n?o param?tricos. / An important problem faced by the oil industry is to distribute multiple oil products through pipelines. Distribution is done in a network composed of refineries (source nodes), storage parks (intermediate nodes), and terminals (demand nodes) interconnected by a set of pipelines transporting oil and derivatives between adjacent areas. Constraints related to storage limits, delivery time, sources availability, sending and receiving limits, among others, must be satisfied. Some researchers deal with this problem under a discrete viewpoint in which the flow in the network is seen as batches sending. Usually, there is no separation device between batches of different products and the losses due to interfaces may be significant. Minimizing delivery time is a typical objective adopted by engineers when scheduling products sending in pipeline networks. However, costs incurred due to losses in interfaces cannot be disregarded. The cost also depends on pumping expenses, which are mostly due to the electricity cost. Since industrial electricity tariff varies over the day, pumping at different time periods have different cost. This work presents an experimental investigation of computational methods designed to deal with the problem of distributing oil derivatives in networks considering three minimization objectives simultaneously: delivery time, losses due to interfaces and electricity cost. The problem is NP-hard and is addressed with hybrid evolutionary algorithms. Hybridizations are mainly focused on Transgenetic Algorithms and classical multi-objective evolutionary algorithm architectures such as MOEA/D, NSGA2 and SPEA2. Three architectures named MOTA/D, NSTA and SPETA are applied to the problem. An experimental study compares the algorithms on thirty test cases. To analyse the results obtained with the algorithms Pareto-compliant quality indicators are used and the significance of the results evaluated with non-parametric statistical tests.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-07-22T15:02:53Z No. of bitstreams: 1 LucasDanielMonteiroDosSantosPinheiro_DISSERT.pdf: 1789796 bytes, checksum: 996c49626073bcec8708e85866e1f00e (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-07-26T23:43:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LucasDanielMonteiroDosSantosPinheiro_DISSERT.pdf: 1789796 bytes, checksum: 996c49626073bcec8708e85866e1f00e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-26T23:43:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LucasDanielMonteiroDosSantosPinheiro_DISSERT.pdf: 1789796 bytes, checksum: 996c49626073bcec8708e85866e1f00e (MD5) Previous issue date: 2016-02-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / O problema da ?rvore Geradora M?nima Quadr?tica (AGMQ) ? uma generaliza??o doproblema da ?rvore Geradora M?nima onde, al?m dos custos lineares das arestas, custosquadr?ticos associados a cada par de arestas s?o considerados. Os custos quadr?ticos s?odevidos ? custos de intera??o entre as arestas. No caso das intera??es ocorrerem somenteentre arestas adjacentes, o problema ? denominado ?rvore Geradora M?nima Quadr?ticaem Adjac?ncia de Arestas (AGMQA). Tanto a AGMQ quanto a AGMQA s?o NP-dif?ceise modelam diversos problemas reais envolvendo projeto de redes de infraestrutura. Oscustos lineares e quadr?ticos s?o somados nas vers?es mono-objetivo destes problemas.Frequentemente, aplica??es reais lidam com objetivos conflitantes. Nestes casos a considera??o dos custos lineares e quadr?ticos separadamente ? mais adequada e a otimiza??omultiobjetivo prov? modelos mais realistas. Algoritmos exatos e heur?sticos s?o investigados neste trabalho para a vers?o biobjetivo da AGMQA. As seguintes t?cnicas s?opropostas: backtracking, branch-and-bound, busca local, Greedy RandomizedAdaptive Search Procedure, Simulated Annealing, NSGAII, Algoritmo Transgen?tico, Otimiza??o por Nuvem de Part?culas e uma hibridiza??o entre a t?cnica do MOEA-D eo Algoritmo Transgen?tico. S?o utilizados indicadores de qualidade Pareto concordantespara comparar os algoritmos em um conjunto de inst?ncias de bases de dado da literatura. / The Quadratic Minimum Spanning Tree (QMST) problem is a generalization of the Minimum Spanning Tree problem in which, beyond linear costs associated to each edge, quadratic costs associated to each pair of edges must be considered. The quadratic costs are due to interaction costs between the edges. When interactions occur between adjacent edges only, the problem is named Adjacent Only Quadratic Minimum Spanning Tree (AQMST). Both QMST and AQMST are NP-hard and model a number of real world applications involving infrastructure networks design. Linear and quadratic costs are summed in the mono-objective versions of the problems. However, real world applications often deal with conflicting objectives. In those cases, considering linear and quadratic costs separately is more appropriate and multi-objective optimization provides a more realistic modelling. Exact and heuristic algorithms are investigated in this work for the Bi-objective Adjacent Only Quadratic Spanning Tree Problem. The following techniques are proposed: backtracking, branch-and-bound, Pareto Local Search, Greedy Randomized Adaptive Search Procedure, Simulated Annealing, NSGA-II, Transgenetic Algorithm, Particle Swarm Optimization and a hybridization of the Transgenetic Algorithm with the MOEA-D technique. Pareto compliant quality indicators are used to compare the algorithms on a set of benchmark instances proposed in literature.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-07-17T13:14:38Z No. of bitstreams: 1 FranciscaDeFatimaDoNascimentoSilva_TESE.pdf: 4413362 bytes, checksum: e0033cfcbd51c0cdcb5f93d10f64d5d3 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-07-19T11:55:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FranciscaDeFatimaDoNascimentoSilva_TESE.pdf: 4413362 bytes, checksum: e0033cfcbd51c0cdcb5f93d10f64d5d3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-19T11:55:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscaDeFatimaDoNascimentoSilva_TESE.pdf: 4413362 bytes, checksum: e0033cfcbd51c0cdcb5f93d10f64d5d3 (MD5) Previous issue date: 2017-03-06 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / O desenvolvimento de um campo petrol?fero pode ser entendido como o conjunto de a??es necess?rias para colocar o campo em produ??o: perfura??es, sistemas de inje??o, plataformas, etc. A forma como ser? feito este desenvolvimento define uma ou mais alternativas. Assim, definir alternativas de desenvolvimento de um campo petrol?fero ? uma das tarefas mais importantes na ?rea de reservat?rios, dado que estas defini??es afetam o comportamento do reservat?rio, decis?es futuras, an?lises econ?micas e, consequentemente, a atratividade resultante dos projetos definidos. Este trabalho apresenta a implementa??o de um sistema otimizador multiobjetivo baseado no algoritmo gen?tico NSGA-II (Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm), que oferece uma ferramenta de suporte ? decis?o e automatiza a busca de alternativas para o desenvolvimento de campos petrol?feros submetidos ao processo de inje??o de ?gua. Cada alternativa refere-se ? forma como um campo petrol?fero, conhecido e delimitado, ? colocado em produ??o, isto ?, diz respeito ? determina??o do n?mero e a disposi??o dos po?os produtores e injetores no campo. A aplica??o do algoritmo consiste em encontrar as configura??es de produ??o que, em longo prazo, forne?am o maior Valor Presente L?quido (VPL), obtido a partir do custo de investimento inicial, do pre?o do petr?leo, da produ??o de ?leo e dos custos de opera??o pagos durante o tempo de produ??o, ou seja, a condi??o operacional mais vi?vel economicamente, reduzindo o tempo do processo de tomada de decis?o. Com os resultados apresentados foi poss?vel observar que em v?rios casos as aplica??es das linhas de a??o possibilitaram aumentos significativos no VPL e no Fator de Recupera??o ao final do projeto. Considerando o Caso_36 de dimens?o de malha de 300m, o Fator de Recupera??o aumentou de 45,66% para 50,24%, um aumento de quase 5 pontos percentuais no volume de ?leo recuperado. Diante do exposto, observa-se que as interven??es operacionais de alterar (aumentar ou diminuir) a vaz?o de inje??o de ?gua inicial ou mudar o layout de malha no campo melhoram a rentabilidade, reduzindo os custos com a inje??o de ?gua, tratamento e descarte da ?gua produzida, aumentando o tempo de viabilidade do projeto. Por outro lado, ? importante destacar tamb?m que, em alguns casos, ao aplicar as linhas de a??o, o Fator de recupera??o final ? menor, mas ainda sim as redu??es dos custos operacionais viabilizam a opera??o. / The development of an oil field can be understood as the set of actions necessary to put the field into production: drilling, injection systems, platforms, etc. This development the way will be made defines an alternative. Set a development of an oil field alternative is one of the most important tasks in the reservoir area, given that this definition affects the reservoir behavior, future decisions, economic analysis and consequently the resulting attractiveness of the defined project. This paper presents the implementation of a system based on genetic algorithm multiobjective optimizer NSGA-II (Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm), which offers a decision support tool and automates the search for alternatives to the development of the oilfield submitted to water injection process. Each alternative refers to how an oil field, known and defined, is put into production, that is, with respect to the determination of number and the disposition of producers wells and injectors in the field. The implementation of the algorithm is to find the production settings, in the long run, which provide the highest net present value (NPV), obtained from the initial investment cost, the price of oil, oil production and operation costs paid during the production time, considering the operational conditions economically viable, reducing operating costs and the time in the decision-making process. With the obtained results it was possible to observe that in many cases the application of the lines of action enabled relevant rise on the net present value (NPV) and also in the Recovery Factor, both seen in the end of the project. Considering the Case_36 of the mesh that has 300m, the Recovery Factor increased from 45,66% to 50,24%, a rise of almost 5 percentage points on the volume of oil recovered. In the light of what was presented, it may be perceived that the operations that alter (ascending or descending) the flow of water injection or that change the mesh?s layout on the field improve the profitability, reducing costs from the water injection, treatment and disposal of the produced water, increasing the duration of viability of the project. However, it is important to highlight that, in some cases, applying the lines of action, the final recovery factor is lower, but still the reductions of the operational costs will make the operation viable.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Several studies have investigated the properties of the workspace of opened robotic chains (or serial) with the purpose of emphasizing its geometric and kinematic characteristics, to devise analytical algorithms and procedures for its design. The workspace of a robot manipulator is considered of great interest from theoretical and practical viewpoint. In classical applications in industry, manipulators need to pass through singularities in the joint space to change their posture. A 3-DOF manipulator can execute a non-singular change of posture if and only if there is at least one point in its workspace which has exactly three coincident solutions of the Inverse Kinematic Model (IKM). It is very difficult to express this condition directly from the kinematic model. Thus, in this work, the algebraic tool Gröbner basis is used to obtain an equation for splitting the regions with different types of 3R orthogonal manipulators. The determinant of Jacobian matrix of the direct kinematic model is considered equal to zero to obtain the other surfaces of separation. In addition, is presented a classification of 3R orthogonal manipulators related to the number of solutions in IKM, the number of cusp points and nodes. Some problems of multi-objective optimization are proposed to obtain the optimal design of robots. First considering a general case where the aim is to maximize the volume of the workspace, maximize the stiffness of the joint system and optimize the dexterity of the manipulator without the imposition of restrictions. Next, the optimization problem is subject to penalties that control the topology, making it possible to obtain solutions which satisfy the predetermined topologies. Solutions are presented for the case r3 null and r3 not null. The optimization problem is investigated by using a deterministic technique and two evolutionary algorithms. Some numerical applications are presented to show the efficiency of the proposed methodology. / Diversos estudos têm investigado as propriedades do espaço de trabalho de cadeias robóticas abertas com o objetivo de enfatizar suas características geométricas e cinemáticas, criar algoritmos analíticos e procedimentos para o seu projeto. O espaço de trabalho de um robô manipulador é considerado de grande interesse do ponto de vista teórico e prático. Em aplicações clássicas na indústria, manipuladores precisam passar por singularidades no espaço das juntas para mudar sua postura. Um manipulador com três graus de liberdade pode executar uma mudança de postura não singular se, e somente se, existe pelo menos um ponto em seu espaço de trabalho que tem exatamente três soluções coincidentes do Modelo Geométrico Inverso (MGI). É muito difícil expressar esta condição a partir do modelo cinemático. Assim, neste trabalho, a ferramenta algébrica base de Groebner é utilizada para obter uma das equações que separam as regiões que possuem diferentes tipos de manipuladores 3R ortogonais. O determinante da matriz Jacobiana do Modelo Geométrico Direto é considerado nulo para obter as demais superfícies de separação. Além disso, apresenta-se uma classificação dos manipuladores 3R ortogonais em relação ao número de soluções no MGI, o número de pontos de cúspides e o número de nós. Alguns problemas de otimização multi-objetivo são propostos visando obter o projeto ótimo de robôs. Primeiramente, considera-se o caso geral, cujo objetivo é maximizar o volume do espaço de trabalho, maximizar a rigidez do sistema de juntas e otimizar a destreza do manipulador sem a imposição de restrições. Em seguida, o problema de otimização é sujeito a penalidades que controlam a topologia, tornando possível a obtenção de soluções que obedeçam as topologias pré-estabelecidas. São apresentadas as soluções para o caso r3 nulo e para r3 não nulo. O problema de otimização é investigado aplicando uma técnica determinística e dois algoritmos evolutivos. Algumas aplicações numéricas são apresentadas para mostrar a eficiência da metodologia proposta. / Doutor em Engenharia Mecânica

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / In the last few decades, the application of optimization in engineering problems has grown considerably. There are various optimization methods and the performance of each one depends on the type of problem considered. The natural methods, which are based on probabilistic rules, have been widely studied. The purpose of this work is to present a detailed study of the natural optimization method called Differential Evolution and its strategies. A theoretical formulation is presented. In this work, a revision of Genetic Algorithms and Simulated Annealing is made. These techniques are employed to compare their results to those obtained with Differential Evolution. Classic mathematical functions and some problems of engineering are used in order to verify the efficiency of the studied technique. The Differential Evolution is applied with effectiveness in multi-objective optimization problems with and without the presence of constraints including two complex robotic problems. / Nas últimas décadas, a aplicação de otimização em problemas de engenharia tem crescido consideravelmente. Existem muitos métodos de otimização e o desempenho de cada um deles depende do tipo de problema considerado. Os métodos naturais, que se baseiam em regras probabilísticas, têm sido amplamente estudados. O objetivo deste trabalho é apresentar um estudo detalhado do método de otimização natural denominado Evolução Diferencial e suas estratégias, apresentando sua fundamentação teórica. Neste trabalho é realizada uma revisão de Algoritmos Genéticos e Recozimento Simulado. Estas técnicas são utilizadas para comparar os resultados por elas obtidos com os calculados aplicando Evolução Diferencial. Para verificar a eficiência do método estudado, são utilizados funções matemáticas clássicas e alguns problemas de engenharia. A Evolução Diferencial é aplicada com eficiência em problemas de otimização multi-objetivo, na presença ou não de restrições, incluindo dois problemas complexos em robótica. / Mestre em Engenharia Mecânica

O presente trabalho aborda o desenvolvimento de um modelo de síntese para o projeto conceitual de uma embarcação rápida do tipo trimarã, destinada ao transporte de passageiros. Tal modelo visa possibilitar o entendimento dos mecanismos que governam o projeto deste tipo de navio, através de analises comparativas (atributos de desempenho) entre diferentes soluções de projeto, em função dos parâmetros escolhidos para sua representação (variáveis de projeto). Foram desenvolvidos dois modelos de síntese, em programas comerciais distintos. Cada modelo gera a superfície do casco, a partir de series sistemáticas, e calcula a resistência ao avanço dividindo-a nas parcelas viscosa e de ondas. A parcela viscosa e calculada pela aproximação de placa plana e a parcela de ondas calculada pela teoria de navio no. São feitas, ainda, estimativas preliminares do fator de forma e da resistência adicional em ondas. O arranjo geral dos principais espaços e subsistemas foi parametrizado com base no arranjo de embarcações semelhantes e o conforto dos passageiros a bordo e calculado segundo padrões estabelecidos por sociedades classificadoras internacionais. As variáveis de projeto escolhidas foram o comprimento do casco central e razões entre as demais dimensões, de modo a permitir o calculo das dimensões principais de cada casco e o posicionamento relativo entre eles. Com isso, tem-se que, ao mudar o valor do comprimento, escala-se o casco mantendo-se todas as proporções. A vantagem buscada ao se utilizar esta abordagem e a extinção das restrições geométricas implícitas, pois estarão embutidas diretamente nas restrições explícitas que definem os limites de exploração de cada variável de projeto. Estes modelos foram integrados a procedimentos de otimização mono e multiobjetivo, com base em diferentes versões do algoritmo genético, e aplicados a um problema de projeto exemplo. As funções de mérito, ou funções objetivo, escolhidas para este problema foram a potencia requerida pela embarcação para navegar na velocidade de projeto e a disponibilidade operacional da embarcação, calculada a partir dos índices de conforto dos passageiros. Com isso, descobriu-se que os parâmetros com maior influencia na resistência ao avanço e no conforto dos passageiros são o comprimento do casco central e sua razão de comprimento por boca. O posicionamento relativo entre os cascos e extremamente importante para a resistência de ondas geradas pela embarcação, mas não e possível observar nenhuma grande tendência em relação a posições que privilegiam seja a resistência seja o comportamento, pois o posicionamento ótimo para cada objetivo depende tanto do número de Froude quanto das demais dimensões da embarcação. / The present work studies the development of a synthesis model for the conceptual design of a fast trimaran passenger vessel, in order to understand the mechanisms that govern the design of such a vessel through a comparative analysis (performance parameters) between different design solutions, as a function of the variables chosen to uniquely represent them (design variables). Two separate models were developed, using different commercial softwares. Each model generates the hull surface based on systematic hull series and calculates the ship\'s forward resistance as the sum of the viscous and wave components. The viscous component is estimated by at plate approximation, corrected by a form factor, and the wave component is calculated according to thin ship theory. A preliminary estimate of the ship\'s added resistance in waves is also made. The general layout of the main volumes and systems was parametrized following design trends of similar ships and passenger comfort on board was calculated using international classification societies standards. The design variables chosen were the length of the center hull, the ratios between the main dimensions of each hull as to allow for their calculation and two coeficients regarding the relative positioning of the center and side hulls. The advantage sought by adopting this approach is the elimination of implicit geometrical constraints, once they will be automatically included in the explicit constraints defining the exploration range of each design variable. These models were then coupled to mono and multi objective optimization procedures, based on different versions of the genetic algorithm, and applied to a case study.The objective functions taken for this problem were the required power to achieve the design speed and the operational availability, measured from passengers comfort thresholds. It was found that the parameters with the most influence on the forward resistance, and thus on required power, and on passengers comfort level are the center hull length and its length to breadth ratio. The relative positioning of the side hulls play an important role on the total wave resistance of the ship, although it was not possible to observe any clear trend concerning positions that would favor nor the ship forward resistance neither its seakeeping performance. This is due the fact that the optimum positions of the side hulls are also a function of the Froude number and the remaining design variables.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-01-29T18:13:48Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Renato_VF_envBib_Vf.pdf: 3061970 bytes, checksum: bb1335c8d40e3a2f9e3f638d37abf5d6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-29T18:13:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Renato_VF_envBib_Vf.pdf: 3061970 bytes, checksum: bb1335c8d40e3a2f9e3f638d37abf5d6 (MD5) Previous issue date: 2015-02-19 / CNPq / Nas ultimas décadas o tópico de otimização tem ampliado suas aplicações e tem sido bastante aprimorado devido principalmente ao crescimento da capacidade computacional. Entretanto, na maioria das aplicações na engenharia, a abordagem tradicional é considerar modelos determinísticos. Porém algum grau de incerteza ou variação de parâmetros na caracterização de qualquer sistema estrutural é inevitável. Infelizmente a abordagem determinística pode levar a soluções cujo desempenho pode cair significativamente e/ou restrições podem ser violadas devido a perturbações decorrentes de incertezas. Neste trabalho, serão examinadas algumas abordagens para a consideração das incertezas no processo de otimização e assim obter projetos robustos e confiáveis em estruturas com comportamento não lineare. Um projeto robusto é aquele que apresenta, além de bom desempenho, uma baixa variabilidade às incertezas do problema. As medidas de robustez utilizadas aqui foram: a média e a variância da função de interesse. Quando se usa ambas as medidas, à busca por um projeto robusto ótimo, surge como um problema de decisão com múltiplos critérios (otimização multiobjetivo robusta). Para o calculo dos parâmetros estatísticos serão empregadas duas técnicas de análise de propagação de incerteza, o método de Monte Carlo (MC) e o método da colocação probabilística (Probabilistic Collocation Method - PCM). Quando se considera além da robustez, a confiabilidade estrutural, tem-se então, um problema de otimização robusta baseada em confiabilidade (RBRDO, Reliability-Based Robust Design Optimization). Neste tipo de problema, alguma restrição associada à probabilidade de falha está presente em sua formulação. Dois métodos para o cálculo da probabilidade de falha da estrutura foram investigados: o MC e o FORM (First Order Reliability Method). Para avaliar a restrição de confiabilidade em um procedimento de otimização, serão utilizadas duas abordagens: uma abordagem chamada RIA (Reliability index approach), onde é necessário calcular a probabilidade de falha (ou índice de confiabilidade) de cada novo projeto e uma abordagem denominada PMA (Performance Measure Approach), para lidar com este tipo de restrições sem a necessidade do cálculo direto da probabilidade de falha. Serão abordados aqui, problemas que envolvem análise não-linear, utilizando o POD (“Proper Orthogonal Decomposition”) para a redução da ordem do modelo computacional e consequentemente, o tempo computacional. As estruturas consideradas são treliças planas e espaciais e estruturas 2D (estado plano) com as considerações das não linearidades físicas e geométricas. / In recent decades the optimization topic has expanded its applications and has been greatly enhanced due mainly to the growth of the computational power available. However, in most engineering applications, the traditional approach is to consider deterministic models. However some degree of uncertainty or variation in the parametric characterization of any structural system is inevitable. Unfortunately, the deterministic approach can lead to solutions whose performance may degrade significantly and/or constraints may be violated due to perturbations caused by uncertainties. In this thesis, some approaches will be examined for the consideration of the uncertainties in the optimization process and thus obtaining robust and reliable designs of structures with nonlinear behavior. A robust design is one that has, in addition to good performance, a low variability of the problem uncertainties. The robustness measures used here were the mean and the variance of the function of interest. When using both measures, the search for a robust optimum design comes as a decision problem with multiple criteria (robust multi-objective optimization). To calculate statistical parameters two techniques of uncertainty propagation analysis will be employed: the method of Monte Carlo (MC) and the Probabilistic Collocation Method (PCM). When considering the structural reliability, in addition to the robustness, it leads to a Reliability-based Robust Design Optimization (RBRDO) problem. In this type of problem, some constraints related with the probability of failure are present in its formulation. Two methods for the approximated computation of the failure probability of the structure were investigated: the MC and the FORM (First Order Reliability Method). To evaluate the reliability constraint in an optimization procedure, two approaches will be used: an approach called RIA (Reliability index approach) where it is necessary to calculate the probability of failure (or reliability index) of each project and an approach called PMA (Performance Measure Approach), to handle such a restriction without the direct computation of the probability of failure. To reduce the order of the computational model, problems involving nonlinear analysis using the Proper Orthogonal Decomposition (POD) will be addressed here, resulting in reduced computational time. The structures considered are plane and space trusses and 2D structures (plan analysis) with the considerations of physical and geometrical nonlinearities.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Maira de Carvalho.pdf: 846890 bytes, checksum: 1b876a63defdf3d8fc33aa92bba455c5 (MD5) Previous issue date: 2011-08-29 / CARVALHO, M. Calibration models of urban drainage using multiobjective evolutionary algorithms. 2011. Dissertation (Masters of Environmental Engineering) - Civil Engineering College, Post-Graduation Stricto Sensu Program in Environmental Engineering - Federal University of Goiás, Goiânia, Goiás, Brazil, 2011.. This study proposed to develop and implement a calibration routine hydrological models applied to urban drainage using multiobjective optimization techniques. To make this work possible model was adopted Storm Water Management Model (SWMM) and the computational algorithms developed in MATLAB environment using an evolutionary algorithm. The method was applied to two different levels of detail in representing the Arroyo Cancels basin, located in the urban area of Santa Maria-RS, submitted to the hydrological processes involved in the process of rainfall-runoff transformation in the search for optimal values of hydrological parameters the basin. Objective functions were defined and applied simultaneously in the calibration parameters. Worked with the simulation of events of low and high intensity settings for two discretization of the watershed, and other simple and subdivided into 18 sub-basins. The sensitivity analysis performed made it possible to check that the parameters that most influenced the basin were simple: Percentage of impervious area and outlet width. Regarding the results for the various watershed discretization can be seen that in most cases when working with a more detailed watershed they were better, except for some isolated events. Overall the model showed better results when high-intensity simulated events for the best compromise solutions, thus showing the importance of using a multiobjective model. / CARVALHO, M. Calibração de modelos de drenagem urbana utilizando algoritmos evolucionários multiobjetivo. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia do Meio Ambiente) Escola de Engenharia Civil, Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Engenharia do Meio Ambiente, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2011. O presente trabalho propôs desenvolver e aplicar uma rotina de calibração de modelos hidrológicos aplicados a drenagem urbana empregando técnicas de otimização multiobjetivo. Para tornar possível a realização deste trabalho foi adotado o modelo Storm Water Management Model (SWMM) e as rotinas computacionais desenvolvidas em ambiente MATLAB, utilizando um algoritmo evolucionário. O método foi aplicado a dois diferentes níveis de detalhamento na representação da bacia do Arroio Cancela, localizada na zona urbana do município de Santa Maria-RS, na busca de valores ótimos de parâmetros hidrológicos da bacia. Foram definidas funções objetivo e aplicadas simultaneamente na calibração de parâmetros. Trabalhou-se com a simulação de eventos de baixa e alta intensidade para duas configurações de bacia hidrográfica, sendo simples e outra subdividida em 18 sub-bacias. A análise de sensibilidade realizada possibilitou a verificação de que os parâmetros que mais influenciaram na bacia simples foram: Porcentagem de área impermeável e Largura do escoamento. Em relação aos resultados para as diferentes configurações de discretização da bacia hidrográfica pode-se verificar que na maioria dos casos quando se trabalhou com uma bacia mais detalhada estes foram melhores, salvo alguns eventos isolados. No geral o modelo apresentou melhores resultados quando simulou eventos de alta intensidade para as soluções de melhor compromisso, assim mostrando a importância da utilização de um modelo multiobjetivo.

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The NSGA II (Nondominated Sorting Genetic Algorithm II) method was used to optimize the operation of variable rotation pumps, that is, the decision variables of the problem were the rotation of the pumps for each hour throughout the day. A modification of the original EPANET hydraulic simulator, which does not correctly compute the efficiency of variable-speed pumps, was employed so that the power of each pump, and consequently the cost of electric power, was calculated correctly. The representation of the system in the model was done by means of the configuration of the hypothetical network called ANYTOWN in the EPANET and implementation of the Multiobjective Evolutionary Algorithm, determination of the penalty coefficients and determination of genetic parameters and operators (population, generation number, mutation probability and probability of recombination). The validity test of the developed model was obtained through simulations performed with the input data, including the patterns of variation of the speed of rotation of the pumps. Non-dominated solutions (Pareto Front) were obtained considering first the negative pressure penalty at the nodes and, subsequently, the negative pressure penalties at the nodes and the closure / shutdown of tubes and / or pumps. All points found represent optimal operating solutions for the system considering the period of the last 24 hours for calculating the objective functions. The results obtained for the two previously defined objectives demonstrate the effectiveness of the model, since mainly with adoption of penalty 2, presents adequate pressures at the nodes and adequate water level in the reservoir, with the consequent saving of electric energy and increased hydraulic reliability. / Diante do crescimento populacional urbano e importância da água como recurso natural limitado, verifica-se a necessidade de implementar técnicas com a finalidade de reduzir os custos operacionais dos sistemas de distribuição de água e garantir abastecimento adequado. A otimização da operação de bombas pode ser utilizada com o propósito de atender as demandas de consumo com um menor custo energético, além de maximizar a confiabilidade hidráulica. Neste trabalho, um modelo híbrido de otimização/simulação foi desenvolvido tendo como suporte os algoritmos genéticos multiobjetivo e o simulador hidráulico EPANET. O método NSGA II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) foi utilizado para a otimização da operação de bombas de rotação variável, ou seja, as variáveis de decisão do problema foram a rotação das bombas para cada hora ao longo do dia. Uma modificação do simulador hidráulico EPANET original, que não computa corretamente o rendimento de bombas de rotação variável, foi empregada para que as potências de cada bomba e, consequentemente o custo da energia elétrica, fossem calculadas corretamente. Foi realizada a representação do sistema no modelo, por meio da configuração da rede hipotética denominada ANYTOWN no EPANET e implementação do Algoritmo Evolucionário Multiobjetivo, determinação dos coeficientes de penalidade e determinação dos parâmetros e operadores genéticos (população, número de geração, probabilidade de mutação e probabilidade de recombinação). O teste de validade do modelo desenvolvido foi obtido por meio das simulações realizadas com os dados de entrada, incluindo os padrões de variação da velocidade de rotação das bombas. Conjuntos de soluções não dominadas (Frente Pareto) foram obtidos considerando-se primeiramente a penalidade de pressão negativa nos nós e, posteriormente, as penalidades de pressão negativa nos nós e fechamento/desligamento de tubos e/ou bombas. Todos os pontos encontrados representam soluções operacionais ótimas para o sistema considerando-se o período das últimas 24 horas para o cálculo das funções objetivo. Os resultados obtidos para os dois objetivos previamente definidos demonstram a eficácia do modelo, visto que principalmente com adoção da penalidade 2, apresenta pressões adequadas nos nós e nível adequado de água no reservatório, com a consequente economia de energia elétrica e aumento da confiabilidade hidráulica.