O estudante Vitor Takashi Endo, orientado pelo Prof. Eduardo Alberto Fancello, D.Sc. e coorientado pelo Prof. Pablo Andrés Muñoz-Rojas, Dr.Eng., defenderá sua tese na próxima quinta-feira (10/12), às 8h30min, por videconferência. A defesa é vinculada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.
Título: “Hyperdual Sensitivity Analysis: a Second Order Evaluation in Structural Problems”
Banca:
Prof. Eduardo Alberto Fancello, D.Sc. (Presidente)
Prof. Marco Lúcio Bittencourt, Dr.Eng. (Relator/UNICAMP)
Prof. Rogerio Marczak, Dr.Eng. (UFRGS)
Prof. Eduardo Lenz Cardoso, Dr.Eng. (UDESC)
Prof. Paulo de Tarso R. de Mendonça, Ph.D.
Resumo: Neste trabalho, relata-se o emprego dos números hiperduais como uma ferramenta de diferenciação automática num contexto de análise de sensibilidade. O procedimento hiperdual permite a obtenção de resultados exatos, tanto para a primeira como para a segunda derivada; apesar desta importante característica, sua aplicação no âmbito de sensibilidade em problemas estruturais não havia sido observada. Para tanto, tendo em vista a ocorrência de grandezas tensoriais na formulação de elementos finitos, foi necessário o desenvolvimento das operações aritméticas pertinentes à conversão hiperdual de uma função tensorial. Este avanço permite, por exemplo, o cômputo automático das derivadas da matriz de rigidez em relação a um vetor contendo as variáveis de projeto. Nesse contexto, enfatiza-se que as operações hiperduais contemplam informações em nível de elemento, com o intuito de restringir o tamanho dos tensores envolvidos e, assim, mitigar o seu impacto no esforço computacional. Além de uma descrição considerando estruturas de comportamento não linear, foram avaliadas particularizações assumindo hipóteses de linearidade e focando nos termos da diagonal principal da matriz Hessiana. Esta proposta simplificadora, também aplicada às operações hiperduais, reduz sobremaneira o esforço computacional, tornando-se mais viável em termos de aplicação em problemas de engenharia. Salientase que o método descrito para análise de sensibilidade é geral, sendo capaz de acomodar uma variedade de formulações ou configurações de problemas; assim, esta associação com uma ferramenta de diferenciação automática permite que a técnica atinja interessante nível de generalidade. Desse modo, este estudo fundamentalmente atua no sentido de facilitar o emprego de algoritmos de segunda ordem para a solução de problemas de projeto mecânico considerando ferramentas de otimização. Ademais, uma vez que esta ferramenta de diferenciação pode ser utilizada em outros ramos do conhecimento, além da mecânica dos sólidos computacional, são apresentados fragmentos relevantes do código, facilitando aplicações e aprimoramentos futuros.
Palavras-chave: Análise de sensibilidade, Números hiperduais, Diferenciação automática, Hessiana diagonal.