Orientador: Samuel Silva / Resumo: Critérios de falhas realizam a predição de circunstâncias nas quais materiais sólidos estão sobre ação de carregamentos externos. As teorias de falhas são conhecidas como diferentes critérios de falhas, como von Mises e Tresca, os quais são os mais famosos para determinados materiais. Além disso, esta dissertação de mestrado pretende mostrar a comparação entre os critérios de falha de Tresca e von Mises, levando em conta incertezas subjacentes nas equações constitutivas e na análise de tensão. Para exemplificar acomparação,algumassimulaçõessãorealizadasusandoumaplacasimples,umproblema de deflexão simples,e a estrutura de um carro do formula SAE. Devido à complexidade deste sistema, diferentes tipos de etapas probabilísticas são utilizadas, como o método de superfície de resposta e a correlação de parâmetros. Os resultados mostram que várias variáveis aleatórias de entrada afetam em maneiras diferentes as variáveis aleatórias de saída e que não há uma diferença grande entre os critérios de falha de von Mises e Tresca quando incertezas são assumidas na formulação para a análise de tensão. / Abstract: Failure theory is the investigation of predicting circumstances under which solid materials under the processing of external loads. The theories of failure are known as different failure criteria such as von Mises and Tresca which are the most famous of these for certain materials. Additionally, this master dissertation intends to show a comparison between Tresca and von Mises failure criterions, taking into account the underlying uncertainties in the constitutive equations and stress analysis. In order to exemplify the comparison, some numerical simulations are performed using a simple plate, simple deflection problem and a frame of the formula car. Due to the complexity of frame of the formula car, different kind of probabilistic steps are used as a response surface method and parameters correlation. Results show that several random input variables effect the random output variables in various ways, and there is no such a big difference between the von Mises and Tresca failure criterions when uncertainties are assumed in the formulation for stress analysis. / Mestre

Este trabalho apresenta um método para o reconhecimento e a detecção automática dos diferentes valores ou graus de deformação plástica em Ensaios Não Destrutivos empregando o Ruído Magnético de Barkhausen. O método é baseado no uso de uma Rede Neural Probabilística que permite o diagnóstico automático dos diferentes valores de deformação plástica, conteúdo de carbono, estas medidas são procedentes das medições das amostras de placas de aço AISI 1006, 1050 e 1070, esta base de dados foi feita pelo grupo de pesquisadores do Laboratório de Dinâmica e Instrumentação LADIN da Escola Politécnica da USP, departamento da Mecânica. Os excelentes resultados da rede neural probabilística de detectar automaticamente os valores de deformação mostram a efetividade do desempenho da rede neural probabilística que tem um desempenho superior aos métodos não destrutivos tradicionais e que realmente esta nova tecnologia é uma excelente solução para o diagnóstico. / This work presents a method for automatic detection and recognition of different levels or degrees of plastic deformation in Non-Destructive Testing using the Magnetic Barkhausen Noise. The method is based on using a Probabilistic Neural Network that allows the automatic diagnosis of the different values of plastic deformation and carbon content. The measurements corresponds to samples of steel plates AISI 1006, 1050 and 1070, this database was made by the group of researchers from the Laboratory of Dynamics and Instrumentation LADIN the Polytechnic School of USP, Department of Mechanical Engineering. The results show the effectiveness of the probabilistic neural network to automatically detect plastic deformation levels as well as carbon content level. This method has a superior performance in comparison to traditional nondestructive methods.

O objetivo principal deste trabalho é apresentar um modelo de análise probabilística do comportamento ao longo do tempo de estruturas de concreto. Para isso, é realizada a análise probabilística em conjunto com análise numérica. A análise numérica é realizada através de um programa computacional, baseado no método dos elementos finitos, que considera o comportamento não-linear e dependente do tempo dos materiais, assim como o processo evolutivo da construção. Para determinar o efeito das incertezas dos parâmetros é realizada uma análise probabilística, utilizando o método de amostragem por hipercubo latino. O modelo apresentado pode ser aplicado para a análise probabilística do comportamento ao longo do tempo das estruturas de concreto em geral. No entanto, foi aplicado na análise das flechas diferidas de lajes pré-moldadas formadas por vigotas com armação treliçada. Com esta análise, pôde-se propor um coeficiente multiplicador das flechas imediatas para a avaliação das flechas diferidas no tempo. O coeficiente multiplicador obtido para as lajes pré-moldadas formadas por vigotas com armação treliçada pode alcançar valores muito superiores ao fator 'alfa'f recomendado pela NBR 6118 (2003) para o caso de vigas de concreto armado. / The goal of this research is to present a probabilistic analysis model of the long-term behavior of concrete structures. For that, the probabilistic analysis is carried out together with numerical analysis. The numerical analysis is carried out using a software based on the finite element method that takes into account the nonlinear and time dependent behavior of the materials, as well as the evolutionary construction process. A probabilistic analysis is carried out in order to determine the effects of the uncertainties of the parameters, using latin hypercube sampling method. The presented model can be applied in the probabilistic analysis of the long-term behavior of concrete structures in general. However, it was applied in the analysis of the long-term deflections of precast slabs made by joist with lattice reinforcement. By this analysis, a multiplier coefficient of immediate deflections to evaluate long-term deflections could be proposed. The multiplier coefficient obtained for precast slabs made by joist with lattice reinforcement can reach values much higher than the factor 'alfa'f recommended by NBR 6118 (2003) for the case of reinforced concrete beams.

O problema da Satisfazibilidade Probabilística, PSAT, apesar da sua flexibilidade, torna exponencialmente complexa a modelagem de variáveis estatisticamente independentes. Esta tese busca desenvolver algoritmos e propostas de relaxamento para permitir o tratamento eficiente de independência parcial pelo PSAT. Apresentamos uma aplicação do PSAT ao problema da etiquetagem morfossintática que serve tanto de motivação como de demonstração dos conceitos apresentados. / The Probabilistic Satisfiability Problem, PSAT, despite its flexibility, makes it exponentially complicated to model statistically independent variables. This thesis develops algorithms and relaxation proposals that allow an efficient treatment of partial independence with PSAT. We also present an application of PSAT on the Part-of-speech tagging problem to serve both as motivation and showcase of the presented concepts.

A combinação de lógica e probabilidade (lógicas probabilísticas) tem sido um tópico bastante estudado nas últimas décadas. A maioria de propostas para estes formalismos pressupõem que tanto as sentenças lógicas como as probabilidades sejam especificadas por especialistas. Entretanto, a crescente disponibilidade de dados relacionais sugere o uso de técnicas de aprendizado de máquina para produzir sentenças lógicas e estimar probabilidades. Este trabalho apresenta contribuições em termos de representação de conhecimento e aprendizado. Primeiro, uma linguagem lógica probabilística de primeira ordem é proposta. Em seguida, três algoritmos de aprendizado de lógica de descrição probabilística crALC são apresentados: um algoritmo probabilístico com ênfase na indução de sentenças baseada em classificadores Noisy-OR; um algoritmo que foca na indução de inclusões probabilísticas (componente probabilístico de crALC); um algoritmo de natureza probabilística que induz sentenças lógicas ou inclusões probabilísticas. As propostas de aprendizado são avaliadas em termos de acurácia em duas tarefas: no aprendizado de lógicas de descrição e no aprendizado de terminologias probabilísticas em crALC. Adicionalmente, são discutidas aplicações destes algoritmos em processos de recuperação de informação: duas abordagens para extensão semântica de consultas na Web usando ontologias probabilísticas são discutidas. / The combination of logic and probabilities (probabilistic logics) is a topic that has been extensively explored in past decades. The majority of work in probabilistic logics assumes that both logical sentences and probabilities are specified by experts. As relational data is increasingly available, machine learning algorithms have been used to induce both logical sentences and probabilities. This work contributes in knowledge representation and learning. First, a rst-order probabilistic logic is proposed. Then, three algorithms for learning probabilistic description logic crALC are given: a probabilistic algorithm focused on learning logical sentences and based on Noisy-OR classiers; an algorithm that aims at learning probabilistic inclusions (probabilistic component of crALC) and; an algorithm that using a probabilistic setting, induces either logical sentences or probabilistic inclusions. Evaluation of these proposals has been performed in two situations: by measuring learning accuracy of both description logics and probabilistic terminologies. In addition, these learning algorithms have been applied to information retrieval processes: two approaches for semantic query extension through probabilistic ontologies are discussed.

Em projetos de veículos, prever adequadamente a durabilidade de um componente estrutural é vital para a redução de custos assim como para se estipular prazos de garantia e de manutenção. Por outro lado, em diversas situações, tal previsão é difícil, pois inúmeros parâmetros não estão sob controle preciso do projetista, dentre eles os mais relevantes são: o carregamento ao qual o componente será submetido e as propriedades de vida em fadiga do material. Desta forma, pode-se aplicar, em conjunto com o MEF, tratamento probabilístico do cálculo da vida em fadiga,resultando em um valor de confiabilidade, a ser usado como esteio do critério de projeto, no intuito de conferir maior significado prático à análise e aos resultados obtidos. Assim sendo, o presente trabalho descreve e relaciona os principais aspectos de um tratamento probabilístico para cálculo de vida em fadiga, configurando-se um procedimento completo subdividido nas seguintes etapas: 1. Modelagem do carregamento sobre o veículo, visando análise espectral em MEF no domínio da freqüência; 2. Cálculo da densidade de probabilidade das amplitudes cíclicas de Rainflow para as tensões atuantes na estrutura, a partir dos resultados da análise espectral em MEF no domínio da freqüência; 3. Tratamento probabilístico das propriedades características de vida em fadiga do material; 4. Cálculo da confiabilidade estrutural de vida em fadiga, tomando os resultados prévios dos tratamentos probabilísticos de tensões e de vida em fadiga do material; 5. Demonstração da viabilidade e aplicação prática de tal procedimento, implementando-o para o caso de um semi-reboque tanque autoportante. As conclusões finais obtidas confirmam o fato de haver mais falhas estruturais em veículos no Brasil do que em países do primeiro mundo, pois se evidenciou que a pior qualidade das vias trafegáveis brasileiras exacerba a probabilidade de falha por fadiga. Por fim, a metodologia proposta na presente tese, quando implementada em um programa computacional pós-processador de MEF, que automaticamente transforme os desvios padrão das tensões, resultantes da análise espectral, em probabilidades de falha, pode, mais adequadamente, subsidiar critério de projeto fundamentado na avaliação probabilística de durabilidade de um veículo através de preceitos bem definidos de confiabilidade estrutural. / In structural design, forecast correctly the part’s lifetime is vital to reduce costs and to estimate the periods of warranty and of maintenance. On the other hand, in many situations, this forecast is difficult because many parameters are not under the engineers control, some examples of this kind of parameters are: the loads acting in the part and the fatigue properties of the material. Therefore, it is possible to apply finite element analysis with a probabilistic approach in fatigue lifetime calculation, what results in reliability values that can be used as design criterion in order to give a broader meaning to the analyses and its results. Hence, this text describes and establishes the relationship between the main aspects of the probabilistic approach in fatigue lifetime calculation, resulting in the definition of a complete procedure that is divided in the following steps: 1. Modeling of the vehicle’s load aiming spectral analysis in the frequency domain; 2. Calculation procedure of the probability density function of Rainflow stress amplitudes applied in the structure upon using the spectral analysis in frequency domain results; 3. Probabilistic approach of fatigue properties of the material; 4. Fatigue reliability calculation through the use of the previous results provided by the probabilistic approach of stresses and of fatigue properties of the material; 5. Implementation of the proposed methodology for fatigue lifetime prediction of a semi-trailer tank. The conclusion confirms the fact of having much more structural failures in Brazilian vehicles than in European ones. This can be said because the results show that the worsening of the roads quality increases the fatigue failure probability. Finally, when implemented in a post-processing software for finite element programs that automatically transforms the stresses standard deviation, obtained by spectral analysis, in the fatigue failure probability, the proposed methodology in the present thesis may, more adequately, work as design criterion based on the probabilistic evaluation of the vehicles durability, upon applying well established structural reliability theory.

Um sistema artificial pode usar raciocínio espacial qualitativo para inferir informações sobre seu ambiente tridimensional a partir de imagens bidimensionais. Inferências realizadas com base em raciocínio espacial qualitativo devem ser capazes de lidar com incertezas. Neste trabalho investigamos a utilização de técnicas probabilísticas para tornar o raciocínio espacial qualitativo mais robusto a incertezas e aplicável a agentes móveis em ambientes reais. Investigamos uma formalização de raciocínio espacial com lógica de descrição probabilística em um subdomínio de tráfego. Desenvolvemos também um método que combina raciocínio espacial qualitativo com um filtro Bayesiano para desenvolver dois sistemas que foram aplicados na auto localização de um robô móvel. Executamos dois experimentos de auto localização; um utilizando a teoria de relações qualitativas percebíveis sobre sombra com filtro Bayesiano; e outro utilizando o cálculo de oclusão de regiões e o cálculo de direção com filtro Bayesiano. Ambos os sistemas obtiveram resultados positivos onde somente o raciocínio espacial qualitativo não foi capaz de inferir a localização do robô. Os experimentos com dados reais mostraram robustez aos ruídos e à informação parcial. / An artificial system can use qualitative spatial reasoning to obtain information about its tridimensional environment, from bi-dimensional images. Inferences produced by qualitative spatial reasoning must be able to deal with uncertainty. This work investigates the use of probabilistic techniques to make qualitative spatial reasoning more robust against uncertainty, and better applicable to mobile agents in real environments. The work investigates a formalization of spatial reasoning using probabilistic description logics in a traffic domain. Additionally, a method is presented that combines qualitative spatial reasoning with a Bayesian filter, to develop two systems that are applied to self-localization of mobile robots. Two experiments are described; one using the theory of perceptual qualitative relations about shadows; the other using occlusion calculus and direction calculus. Both systems are combined with a Bayesian filter producing positive results in situations where qualitative spatial reasoning alone cannot infer robot location. Experiments with real data show robustness to noise and partial information.

Na prática de fundações por estacas helicoidais submetidas a esforços de tração (também conhecidas como ancoragens helicoidais) frequentemente são observadas discrepâncias entre valores de capacidade de carga previstos por métodos teóricos e medidos em provas de carga. Entre outros fatores, estas diferenças ocorrem pelo fato de nenhum dos métodos teóricos existentes considerarem adequadamente o efeito da instalação no comportamento deste tipo de ancoragem. Durante a penetração por rotação das hélices da estaca/ancoragem no terreno, os parâmetros de resistência e de rigidez do solo penetrado, e as tensões radiais em torno da estaca são modificados. O nível de degradação do solo que suportará as cargas aplicadas na ancoragem é dependente do tipo e características do solo, e do número e geometria das hélices. Diante deste cenário de incertezas provenientes do efeito da instalação, duas distintas abordagens probabilísticas são apresentadas nesta dissertação. A primeira abordagem tem o intuito de verificar o efeito da variabilidade de distintas variáveis influentes no comportamento de ancoragens helicoidais. Para este fim, foi utilizado o método de expansão em Polinômio de Caos, baseado na modelagem numérica de ancoragens helicoidais em areia, calibrada com os resultados medidos em modelos testados em centrifuga. Foi verificado nesta parte o nível de influência de cada parâmetro de entrada do solo no comportamento carga x deslocamento da ancoragem. No segundo enfoque, foi proposto e avaliado um modelo probabilístico para simular a curva carga x deslocamento, obtida em provas de carga. Nesta parte, foi realizada uma análise de confiabilidade para verificação do estado limite de serviço de ancoragens helicoidais baseada em resultados de provas de carga executadas no Brasil. São também apresentadas nesta análise as incertezas provenientes da variabilidade do fator de torque utilizado na verificação da capacidade de carga durante a instalação da ancoragem. / Discrepancies between predicted and measured results of uplift capacity of helical piles (or helical anchors) have been commonly observed in the practical experience. Among other factors, these differences occur because the existing theoretical methods do not consider adequately the installation effect on the behavior of this type of anchor. During the anchor installation, the penetration by rotation of the helical plates into the ground modifies the soil strength and stiffness parameters, and the radial stresses around the pile. The degradation degree of the soil penetrated is dependent on the type and characteristics of the soil, and also on the number and geometry of helices. Against this background of uncertainty due to the installation effect, two different probabilistic approaches are presented in this dissertation. The first approach is used to verify the effect of the variability of different influential variables on the behavior of helical anchors. For this purpose, the probabilistic method named Sparse Polynomial Chaos Expansion was used, based on the numerical modeling of helical anchors in sand, calibrated with measured results obtained from reduced models tested in centrifuge. As a result, the level of influence of each soil input parameter on the anchor load-displacement behavior is presented. In the second approach, a probabilistic model to simulate the load-displacement curve obtained in load tests was proposed and evaluated. For this part, a reliability analysis was performed to check the serviceability limit state of helical anchors, based on the results of field load tests performed in Brazil. In addition, the uncertainties arising from the variability of the torque factor were evaluated. The torque factor is frequently used to verify the uplift capacity of helical anchors during installation.

Made available in DSpace on 2016-04-27T17:12:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maria Helena do Amaral.pdf: 6375059 bytes, checksum: e63f3ea81e752390a2dc6f53e9609e57 (MD5) Previous issue date: 2007-05-15 / Made available in DSpace on 2016-08-25T17:25:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Maria Helena do Amaral.pdf.jpg: 4066 bytes, checksum: fd47bfa9fd8ceef5fa1a1e7a0e9a52ee (MD5) Maria Helena do Amaral.pdf: 6375059 bytes, checksum: e63f3ea81e752390a2dc6f53e9609e57 (MD5) Previous issue date: 2007-05-15 / Secretaria da Educação do Estado de São Paulo / The objective of this research was to investigate the process of construction of basic knowledge of Statistics on the part of the pupils of a course of Pedagogy. This work answers the following question of research: That type of sequence favors the construction of meanings of statistical concepts of base for the pupil of the pedagogy, particularly the referring ones to the joint between graphical and tabular registers? To answer it, we made use of an instrument I diagnosis identifying the profile of the group and a composed didactic sequence of five blocks: game of the addition, game of the product, analysis of the game of the addition and the product, inquiry of the typical pupil and analysis of the three activities. We use as methodology the estimated ones of Didactic Engineering, and had participated of our activities eleven pupils of the fourth and sixth semesters of the Pedagogy course from a private college in Jacareí/São Paulo. The data had been analyzed to the light of theoretical reference on the formation of the statistical thought, on levels of statistic literacy and probabilistic literacy and on statistical reasoning. The activities of the game of the addition and the product had allowed to the pupil/teacher a first contact with the probability concept, making to know more good them regarding this subject, whereas the activity of the inquiry of the typical pupil objectified to place them in contact with a research in all its phases, since the set of problems until the analysis of the data. The results of this research strengthen the necessity of a work of formation initial and continued for teachers of the initial series of basic education in that it says respect for the Statistic and Probability, making a meaningful statistics education possible for a global formation of our students / O objetivo desta pesquisa foi investigar o processo de construção de conhecimentos básicos de Estatística por parte dos alunos de um curso de Pedagogia. Este trabalho responde a seguinte questão de pesquisa: Que tipo de seqüência favorece a construção de significados de conceitos estatísticos de base pelo aluno da pedagogia, particularmente os referentes à articulação entre registros gráficos e tabulares? Para respondê-la, fizemos uso de um instrumento diagnostico identificando o perfil do grupo e de uma seqüência didática composta de cinco blocos: jogo da soma, jogo do produto, análise do jogo da soma e do produto, investigação do aluno típico e análise das três atividades. Utilizamos como metodologia os pressupostos da Engenharia Didática, e participaram de nossas atividades onze alunos do quarto e sexto semestres do curso de Pedagogia de uma faculdade privada de Jacareí/São Paulo. Os dados foram analisados à luz de referenciais teóricos sobre a formação do pensamento estatístico, sobre níveis de alfabetização estatística e probabilística e sobre raciocínio estatístico. As atividades do jogo da soma e do produto permitiram ao aluno/professor um primeiro contato com o conceito de probabilidade, fazendo-os conhecer melhor a respeito desse tema, enquanto que a atividade da investigação do aluno típico objetivou colocá-los em contato com uma pesquisa em todas as suas fases, desde a problematização até a análise dos dados. Os resultados desta pesquisa reforçam a necessidade de um trabalho de formação inicial e continuada para professores das séries iniciais do Ensino Fundamental no que se refere à Estatística e Probabilidade, possibilitando uma educação estatística significativa para a formação global de nossos estudantes

Nesta tese consideramos cadeias de alcance variável não limitado. São cadeias de alcance infinito cuja família de probabilidades de transição é representada por uma árvore de contextos probabilística. Dado uma árvore de contextos probabilística não limitada, as questões que nos interessam são as seguintes: existe ou não uma cadeia estacionária compatível com esta árvore? Se existir, esta cadeia é única? Podemos fazer uma simulação perfeita desta cadeia? Nesta tese, apresentamos novos critérios sucientes que garantem a existência e a unicidade da cadeia estacionária e, sob restrições mais fortes, a possibilidade de fazer uma simulação perfeita. Uma caraterística interessante do nosso trabalho é o fato de não utilizarmos a condição de continuidade. / We present a new perfect simulation algorithm for stationary chains (indexed by Z) having unbounded variable length memory. This is the class of innite memory chains for which the family of transition probabilities is given by probabilistic context tree. Our condition is expressed in terms of the structure of the context tree. In particular, we do not assume the continuity of the family of transition probabilities. We give an explicit construction of the chain using a sequence of i.i.d. random variables uniformly distributed in [0,1[.