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Estrategias evolutivas y estimación de distribuciones aplicados a problemas de optimización en ingeniería estructural y mecánica
No full textLa optimización es un concepto muy importante en una gran parte de los campos de la ciencia y la tecnología. En cualquier actividad, continuamente se busca la maximización de los beneficios y la reducción de los recursos necesarios para llevarla a cabo. Dentro del campo de la ingeniería, son innumerables los problemas que requieren algún tipo de optimización. Se busca siempre la minimización del costo, cumpliendo con ciertas características de calidad y servicio. Dentro del costo pueden aparecer varios conceptos: materiales, tiempo, mano de obra,etc
Cálculo de estructuras utilizando elemento finito con cómputo en paralelo
No full textNuestro trabajo trata sobre la solución numérica de problemas de deformación lineal de sólidos por medio del método de elementos finitos, estos problemas se resuelven utilizando estratégias de cómputo en paralelo. Hablamos sobre algunas formas de paralelizar los algoritmos, tanto utilizando modelos de memoria compartida como de memoria distribuída. En particular nos centraremos en la descomposición de dominios usando el método alternante de Schwarz para resolver problemas de elemento finito con mallas muy refinadas. El método alternante de Schwarz se refiere a particionar el dominio del problema de tal forma que haya traslape en las fronteras comunes de las particiones. Cada partición se resuelve como un problema independiente, después se intercambian valores en las fronteras con las particiones adyacentes. Este proceso se repite de forma iterativa hasta la convergencia global del problema. Hablaremos de la paralelización utilizando dos tipos de algoritmos para resolver los sistemas de ecuaciones resultantes: gradiente conjugado y factorización Cholesky. En cuanto a la factorización Cholesky, explicaremos varias estratégias para hacerla más eficiente, como son: almacenamiento utilizando esquemas de matrices ralas, factorización Cholesky simbólica para determinar la estructura de la matriz antes de calcular sus entradas y el reordenamiento de la matiz de rigidez para obtener una factorización más económica. Se describe en esta tesis la implementación de un programa de cómputo que utiiliza la descomposición de Schwarz para resolver problemas de deformación de sólidos en dos y tres dimensiones. Este programa fue implementado para funcionar en un cluster de computo con el objetivo de resolver problemas de gran escala en forma eficiente. Finalmente mostraremos algunas gráficas de tiempos obtenidas al resolver sistemas de ecuaciones con decenas de millones de variables
Identificación de parámetros de un acuífero no confinado utilizando el MSD modificado formulado con EF
No full textEn este trabajo de tesis se aborda el problema inverso de identificación de parámetros de hidrología. Para el caso concreto de un acuífero no confinado. Se formula el método del sistema diferencial con elementos finitos como una alternativa numérica para la solución de dicho problema. Se validan los resultados del método numérico propuesto con varias simulaciones
Una técnica para manejo de restricciones aplicable a optimización evolutiva multiobjetivo
No full textEn este trabajo se presenta una nueva técnica de optimización de funciones, basada en el paradigma de manejo de restricciones a través de algoritmos multiobjetivo que recuperan el llamado "frente de Pareto"
New perspectives and applications of estimation of distribution algorithms
No full textLos algoritmos de estimación de distribución (AEDs) tienen como objetivo el encontrar el óptimo global de una función por medio de la estimación y muestreo de una distribución de probabilidad. En esta tesis se presentan nuevas propuestas de algoritmos de optimización y una perspectiva diferente en la forma de sesgar la búsqueda del óptimo. Una de estas formas de sesgar la búsqueda, es el aproximar el modelo de la distribución de búsqueda a una distribución que explícitamente favorece las regiones con mejores valores de la función objetivo, en este sentido, se presenta una propuesta de aproximación de la distribución Boltzmann por medio de una distribución Normal. Además, se propone una aproximación más general, de una distribución de búsqueda arbitraria a un conjunto de distribuciones que favorecen las mejores regiones de función objetivo por medio de la llamada distribución empírica de la selección. Por otro lado, la capacidad de los AEDs de resolver problemas mono y multiobjetivo del mundo real se muestra por medio de algoritmos que son capaces de diseñar automaticamente circuitos lógicos y estructuras mecánicas
Problemas de convección difusión en estado estacionario
No full textLos modelos matemáticos que involucran procesos combinados de convección y de difusión son de los retos más desafiantes en análisis numérico
Segmentación de cerebros en imágenes de resonancia magnética usando superficies deformables
No full textEl estudio de las imágenes digitales, bidimensionales (2D) o tridimensionales (3D), tiene un papel muy importante diversas áreas del conocimiento. Las imágenes tridimensionales son llamadas imágenes volumétricas porque muestran a los objetos en un espacio 3D y pueden ser tratados directamente sin necesidad de considerar proyecciones en un plano para obtener imágenes bidimensionales
Caracterización de la onda de choque sobre estructuras
No full textEl diseño y la validación de estructuras en contra de cargas producto de una detonación de material explosivo, es un tema de suma importancia en la sociedad moderna para proteger y salvaguardar a sus ciudadanos. El estudio de la onda de choque y el efecto causado sobre estructuras no había sido tan ampliamente abordado sino hasta el transcurso de la Primera Guerra Mundial. Solo algunos reportes científicos fueron publicados hasta antes del comienzo de la Segunda Guerra Mundial. En los últimos años los explosivos de alta potencia se han convertido en el arma más utilizada en la mayoría de los ataques terroristas. Un aspecto importante en el diseño y protección de dichas estructuras es la predicción precisa de las cargas de onda de choque sobre los diferentes elementos estructurales. Para esto se utilizan herramientas analíticas o numéricas, las cuales pueden tomar en cuenta la complejidad de la estructura, su geometría y el ambiente circundante. En este trabajo, la carga producto de la onda de choque es modelada utilizando un enfoque empírico basado en la ecuacuión de Friedlander. El método desarrollado, reduce drásticamente el costo computacional, al no tener que solucionar el problema de fluido dinámica, esto es esencial en la mayoría de los casos donde el número de simulaciones es elevado. El método de elementos discretos es utilizado para simular el comportamiento de materiales quebradizos como por ejemplo: concrete, cristal, cerámica, etc. El método de elementos finitos es utilizado para simulación del comportamiento de materiales elásticos como por ejemplo: metales, plásticos, etc. La herramienta desarrollada, puede servior como apoyo en el diseño y validación de estructuras, las cuales pueden verse expuestas a ondas de choque producto de detonaciones
Optimización multiobjetivo de estructuras, utilizando algoritmos de estimación de distribución e información de vecindades
No full textEn este trabajo se presentan un conjunto de técnicas para la optimización multiobjetivo de estructuras (diseño óptimo automatizado), basadas en algoritmos de estimación de distribución. Esta nueva propuesta de solución utiliza el criterio de dominancia de Pareto para el manejo de las restricciones y los objetivos. Los objetivos a optimizar son: el peso mínimo de la estructura y el desplazamiento en nodos especificados. Las restricciones de diseño de las estructuras son: a) no exceder un esfuerzo Von Misses máximo, b) no presentar elementos desconectados por los lados y c) no presentar agujeros pequeños (del tamaño de un elemento). El algoritmo propuesto, utiliza información de las vecindades para mejorar la exploración hacia las soluciones más probables, y evitar mínimos locales. Se utiliza el método del elemento finito para evaluar las funciones objetivo y restricción(desplazamiento y esfuerzo)
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