Análise inversa de ensaios geotécnicos utilizando um algoritmo genético acoplado ao método dos elementos finitos
Inverse analysis of geotechnical tests using a genetic algorithm coupled to the finite element method
| dc.contributor | Ribeiro, José Carlos Lopes | |
| dc.contributor | http://lattes.cnpq.br/8935452741059435 | |
| dc.contributor | Azevedo, Roberto Francisco de | |
| dc.contributor | Minette, Enivaldo | |
| dc.creator | Cândido, Eduardo Souza | |
| dc.date | 2023-03-24T13:31:13Z | |
| dc.date | 2023-03-24T13:31:13Z | |
| dc.date | 2020-04-16 | |
| dc.date.accessioned | 2023-09-27T20:34:56Z | |
| dc.date.available | 2023-09-27T20:34:56Z | |
| dc.identifier | CÂNDIDO, Eduardo Souza. Análise inversa de ensaios geotécnicos utilizando um algoritmo genético acoplado ao método dos elementos finitos. 2020. 134 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2020. | |
| dc.identifier | https://locus.ufv.br//handle/123456789/30566 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/8944178 | |
| dc.description | Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um programa para análises inversas de ensaios geotécnicos empregando um algoritmo genético (AG) com computação paralela via threads, acoplado ao Método dos Elementos Finitos (MEF). Inicialmente, um software para determinação dos parâmetros do modelo hiperbólico (MH) aplicando um AG sequencial foi desenvolvido (GATriaxial) e validado com base em diferentes configurações do AG na busca por uma solução teórica estabelecida. A sua eficiência foi verificada pela comparação entre a calibração tradicional do MH e via o AG, usando-se ensaios triaxiais reais. Posteriormente, um software (SANEG) para análises inversas de ensaios geotécnicos (triaxial, pressiométrico - PMT e prova de carga em placa) com computação paralela foi desenvolvido, validado e utilizado para retroanalisar resultados de ensaios de campo. A implementação do MEF e do MH foi validada por comparação dos resultados de um ensaio triaxial e de uma prova de carga com os obtidos por outros softwares. A implementação do AG paralelo foi avaliada por meio de três métricas: tempo de processamento, speedup e eficiência. A validação do GATriaxial confirmou a eficiência do AG na busca por soluções de boa qualidade. Os valores da função objetivo (FO) demonstraram que a calibração do MH por análise inversa se ajusta melhor aos dados experimentais em relação ao procedimento tradicional. No SANEG, a retroanálise de uma prova de carga mostrou que, para diferentes configurações do AG, espaço de busca amplo e número de threads máximo, foi possível obter soluções de boa qualidade. Na retroanálise de ensaios PMT verificou-se que, independentemente do tipo de solo, o MH foi capaz de representar satisfatoriamente bem todas as curvas e que os menores valores da FO foram de 6,07 % (argiloso), 2,82 % (siltoso) e 5,63 % (arenoso) empregando crossover linear, linear e BLX-α, respectivamente. O desempenho do AG paralelo nas análises inversas mostrou que o aumento do número de threads reduziu o tempo de processamento, aumentou o speedup e diminuiu a eficiência a níveis aceitáveis. O paralelismo proporcionou uma redução de aproximadamente 4 vezes no tempo de processamento das análises inversas. Por fim, conclui- se que o GATriaxial e o SANEG se mostraram ferramentas poderosas para análises inversas de ensaios geotécnicos empregando um AG e o MH de modo a obter soluções de boa qualidade. Palavras-chave: Modelo hiperbólico, algoritmo genético, MEF, paralelização, PMT. | |
| dc.description | This work had as objective to develop a program for inverse analysis of geotechnical tests employing a genetic algorithm (GA) with parallel computing using threads, coupled to the Finite Element Method (FEM). Initially, a software for identifying parameters of the hyperbolic model (HM) using a sequential GA was developed (GATriaxial) and validated by applying different configurations of the GA in the search for an established theoretical solution. Its efficiency was verified by the comparison between traditional calibration of the HM and GA, using real triaxial tests. In sequence, a software (SANEG) for inverse analysis of geotechnical tests (triaxial, pressuremeter - PMT and load test) with parallel computing was developed, validated and used for back analysis of field tests results. The implementation of FEM and HM was validated by comparison between the results of a triaxial test and a load test by SANEG and using other programs. The implementation of the parallel GA was evaluated using three metrics: processing time, speedup and efficiency. The GATriaxial validation confirmed the efficiency of the GA in the search for good quality solutions. The values of the objective function (OF) demonstrated that the HM calibration by inverse analysis is better adjusted to the experimental data in relation to the traditional procedure. In the SANEG program, the back analysis of a load test showed that, for different configurations of the GA, large search space and maximum number of threads, it was possible to obtain good quality solutions. In the inverse analysis of PMT tests, it was found that, regardless of the soil type, the HM was able to fit all curves well and that the lowest OF values were 6.07 % (clayey soil), 2.82 % (silty soil) and 5.63 % (sandy soil) using linear, linear and BLX-α crossover, respectively. The performance of the parallel GA in the inverse analysis showed that the rise in the number of threads reduced the processing time, increased the speedup and decreased the efficiency to acceptable levels. The parallelism provided a reduction of approximately 4 times in the processing time of the inverse analysis. Finally, it can be concluded that GATriaxial and SANEG proved to be powerful tools for inverse analysis of geotechnical tests using a GA and the HM in such a way to obtain good quality solutions. Keywords: Hyperbolic model, genetic algorithm, FEM, parallel computing, PMT tests. | |
| dc.description | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Viçosa | |
| dc.publisher | Engenharia Civil | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.subject | Ensaios de campo | |
| dc.subject | Otimização | |
| dc.subject | Algoritimos genéticos | |
| dc.subject | Algoritimos paralelos | |
| dc.subject | Método dos elementos finitos | |
| dc.subject | Geotécnica | |
| dc.title | Análise inversa de ensaios geotécnicos utilizando um algoritmo genético acoplado ao método dos elementos finitos | |
| dc.title | Inverse analysis of geotechnical tests using a genetic algorithm coupled to the finite element method | |
| dc.type | Tese |