بهینه‌یابی سریع خرپا با استفاده از الگوریتم ژنتیک موازی تحت قید قابلیت اعتماد با بهبود روش جبری نیروها و هوش مصنوعی

Abstract

در بیش‌تر تحقیق‌های انجام‌شده در زمینه‌ی بهینه‌یابی سازه‌ها برای پرهیز از محاسبه‌های طولانی، احتمال خرابی سیستم سازه‌ای مستقیماً به‌طور محافظه‌کارانه از روی اعضا محاسبه شده است. بدیهی است که استفاده از این فرضیات محافظه‌کارانه در بهینه‌یابی منجر به نتایج نامطلوب اقتصادی می‌شود. هدف این مقاله ارائه‌ی چند راهکار برای تسریع بهینه‌یابی خرپا با استفاده از الگوریتم ژنتیک تحت قید قابلیت اعتماد سیستم سازه‌ای است. در راهکار اول در روش شاخه و کرانه با توجه به قوانین احتمال، معیاری برای کنار گذاشتن تعدادی از مسیرها و عدم تولید آن‌ها تعیین می‌شود. راهکار دوم بهبود روش جبری نیروها و استفاده از این روش سریع به‌جای روش مرسوم سختی است. راهکار سوم استفاده از عامل‌های هوش مصنوعی در شناسایی مسیرهای خرابی تکراری در تحلیل هر کروموزوم و هم‌چنین تعیین شایستگی به‌ترین کروموزوم‌های هر نسل است که منجر به جلوگیری از محاسبات اضافی و کاهش چشم‌گیر زمان محاسبات می‌شود. با استفاده از راهکار چهارم کروموزوم‌هایی که احتمال خرابی آن‌ها به مقدار قابل توجهی بیش‌تر یا کم‌تر از مقدار مجاز است، در حین تحلیل شناسایی می‌شوند و تحلیل آن‌ها در همان مرحله و بسیار زودتر از موعد تمام می‌شود. راهکارهای اول، سوم و چهارم با اندکی تغییر قابل تعمیم به قاب‌ها خواهد بود. در این تحقیق به تحلیل قابلیت اعتماد و بهینه‌یابی خرپای 25 میله‌ای و گنبد 120 میله‌ای پرداخته شد که در نتیجه‌ی استفاده از راهکار اول، در زمان بسیار کوتاه کران احتمال خرابی باریک‌تری تعیین شد و هم‌چنین استفاده از هر یک از سایر راهکارها منجر به کاهش حجم و زمان محاسبات گردید.