بهینه‌سازی توپولوژی و شکل سازه‌های پیوسته غیرخطی با روش بهینه‌سازی تکاملی سازه‌ها

Abstract

روش‌های بهینه‌سازی توپولوژی قادرند طرح‌هایی را با بهترین طرح سازه برای عملکردهای سازه‌ای مورد نیاز پیدا کنند. یکی از این روش‌ها، بهینه‌سازی تکاملی سازه‌هاست. بهینه‌سازی ﺗﮑﺎﻣﻠﻲ سازه‌ها ﺑه معنای ﺣﺬﻑ ﻣﻮﺍﺩ ناﮐﺎﺭﺁﻣﺪ ﺍﺯ ﺳﺎﺯﻩ است به طوری که ﻧﺘﺎﻳﺞ به دست آمده ﺩﺭ ﻫﺮ ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﻃﺮﺡ ﺑﻬﻴﻦ ﭘﻴﺶ می‌روند. بهینه‌سازی ﺗﮑﺎﻣﻠﯽ سازه‌ها ﺑﺎ ﺭﺍﻫﺒﺮﺩ دو جهتی ﺷﮑﻞ بهبودیافته‌ی ﺭﻭﺵ بهینه‌سازی تکاملی سازه‌ها ﺍﺳﺖ ﮐﻪ ﻋﻼﻭﻩ ﺑﺮ ﺣﺬﻑ ﺍﻟﻤﺎﻥ، قابلیت ﺍﺿﺎﻓﻪ ﮐﺮﺩﻥ ﺍﻟﻤﺎﻥ ﺭﺍ ﻫﻢ ﺩﺍﺭﺩ. تاکنون ﻓﺮﺍﻳﻨﺪ ﺣﺬﻑ ﻭ ﺍﺿﺎﻓﻪ ﮐﺮﺩﻥ ﺍﻟﻤﺎﻥ ﺑﺎ روش‌های ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻭ ﺑﺮﺍﻱ ﺍﻧﻮﺍﻉ ﻣﻌﻴﺎﺭﻫﺎﻱ بهینه‌سازی انجام‌شده ﺍﺳﺖ. در این پژوهش مسئله بهینه‌سازی با معیار سفتی برای سازه‌های غیرخطی هندسی، غیرخطی وابسته به ماده و ترکیب غیرخطی هندسی و مادی انجام‌شده است. برای اثبات صحت و کارایی الگوریتم، عمل بهینه‌سازی روی چند سازه در دو حالت خطی و غیرخطی انجام‌شده و نتیجه‌های به دست آمده با طرح‌های بهین پیشنهادشده با استفاده از روش‌های دیگر مقایسه شده است. شکل بهین در دو حالت خطی و غیرخطی به طور محسوسی متفاوت و برای تحلیل غیرخطی نامتقارن به دست می‌آید. زمان اجرای برنامه در حالات غیرخطی بیشتر از حالت خطی است ولی با تحلیل غیرخطی سازه‌ها یک طرح بهین با سفتی بیشتر به دست می‌آید. در ادامه به تحلیل خطی و غیرخطی در بهینه‌سازی شکل سازه‌ها پرداخته‌شده است. هدف پیدا کردن بهترین شکل فیلت و حفره است به گونه‌ای که تنش بیشینه به کمترین مقدار خود برسد. نتیجه‌ها نشان می‌دهد که بهینه‌سازی تکاملی سازه‌ها توانایی خوبی در بهینه‌سازی شکل فیلت‌ها در سازه‌های غیرخطی دارد.