Paralelización mediante Matlab de algoritmos evolutivos de optimización de forma basados en cálculo de elementos finitos con mallados cartesianos

Abstract

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[ES] El presente trabajo ha sido desarrollado en el Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales (DIMM) de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV). El objetivo del mismo es la paralelización de un programa para la optimización de forma de componentes estructurales 2D, sometidos a cargas estáticas. Se trata de paralelizar un programa de optimización, desarrollado en el DIMM, y que utiliza algoritmos evolutivos empleando el método de los elementos finitos (MEF) y obteniendo un grado de precisión requerido por el analista. El método utiliza algoritmos estocásticos que guían el proceso de optimización con la habilidad de escapar de óptimos locales y alcanzar el óptimo global. El programa de optimización, genera una multitud de configuraciones geométricas (población) que serán analizadas por el programa de cálculo mediante el MEF. Entonces se permite crear, gracias a los resultados obtenidos, una nueva población de configuraciones geométricas a partir de las mejores configuraciones encontradas. Se trata de un proceso iterativo cuyas soluciones convergen a la solución óptima. Con la implementación secuencial estándar de este proceso iterativo, el coste computacional requerido es alto ya que las geometrías van calculadas una a una. Cuantas más geometrías se quieren calcular más costoso será el proceso de optimización. Es posible reducir ese coste usando ordenadores con varios procesadores y cálculo en paralelo. Tanto el programa de optimización como el de EF han sido desarrollados en el DIMM de la UPV utilizando Matlab, por eso es el programa que ha sido utilizado en los desarrollos. Se pretende paralelizar la evaluación mediante EF de las distintas geometrías para reducir el tiempo de cálculo. Esto haría más interesante para la industria el uso de ese tipo de procesos que en no pocos ocasiones renuncia a su uso debido a su alto coste computacional.