۲۱۵۹۲پ
per
بهینه سازی توپولوژی سازه های خرپایی با استفاده از الگوریتم ژنتیک و روش نیروها
Topology optimization of truss structures via genetic algorithm and method of forces
/وحید حسن زاده قمشلو
: فنی و مهندسی عمران
، ۱۳۹۸
، افشاری
۶۸ص
چاپی - الکترونیکی
کارشناسی‌ارشد
سازه
۱۳۹۸/۰۶/۱۶
تبریز
هدف :سازه های خرپایی به سبب خصوصیات و قابلیت های منحصر بفردی که دارند به وفور مورد استفاده قرار میگیرند .به همین دلیل، نیاز به بهینه سازی این نوع سازه ها همواره بیش از پیش احساس می شود .از دیرباز تا به امروز، بهینه سازی سازه های خرپایی همواره مورد توجه محققان قرار گرفته است .به جرأت میتوان گفت که کمینه سازی وزن این نوع سازه ها مهم ترین وجه اشتراک در میان تحقیقات صورت گرفته در این زمینه می باشد .به همین سبب در این پژوهش نیز همین هدف برای سازه های خرپایی دوبعدی دنبال شده است .در پژوهش حاضر جهت دستیابی به سازه هایی با وزن کمینه، بهینه سازی توپولوژی به همراه بهینه سازی اندازه مدنظر قرار گرفته است .روش‌شناسی پژوهش :روش های تکاملی، روش های نوینی هستند که به سبب مزیت های همچون عدم بکار بردن گرادیان تابع هدف برای بهینه یابی، بطور گسترده در حل مسائل مهندسی بکار برده می شوند .الگوریتم ژنتیک نیز یکی از این روش های تکاملی می باشد که برای بهینه سازی سازه ها، بخصوص سازه هایی با متغیرهای گسسته مناسب می باشد .در پژوهش حاضر نیز از الگوریتم ژنتیک به منظور بهینه سازی سازه های خرپایی دوبعدی استفاده شده است .بسیاری از پژوهشگران، در تحقیقات پیشین با بکار بردن استراتژی های گوناگون، نسبت به بهینه سازی سازه های خرپایی با استفاده از الگوریتم ژنتیک اقدام کرده اند .وجه تمایز این پژوهش با تحقیقات پیشین، تأکید بر سازه های خرپایی با درجات نامعینی استاتیکی و کینماتیکی صفر می باشد .در تحقیق حاضر روشی اتخاذ شده است که بهینه سازی توپولوژی به همراه بهینه سازی اندازه بر روی سازه های خرپایی معین و پایدار انجام شود .به همین منظور، ناگزیر به ایجاد تغییراتی بر روی عملگرهای الگوریتم ژنتیک هستیم که در فصول آتی به ذکر این تغییرات صورت گرفته خواهیم پرداخت .تحلیل سازه جزء مباحث مهم و تأثیرگذار در پژوهش های مرتبط با مهندسی سازه می باشد .روش نیروها یکی از روش های تحلیل سازه می باشد که به سبب مزایای انکارناپذیرش، در حل برخی مسائل مهندسی بکار برده می شود .در این پژوهش فرمولبندی حاکم بر مسأله برای تحلیل سازه های خرپایی براساس روش نیروها تدوین گشته است .یافته‌ها :مثال های متداولی به منظور ارزیابی رویکرد پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج بدست آمده با نتایج پژوهش های قبلی مقایسه شده است .نتایج حاصله نشان دهند کارآیی رویکرد پیشنهادی در زمین بهینه سازی توپولوژی و بهینه سازی انداز سازه های خرپایی دو بعدی می باشد .نتیجه‌گیری :با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش می توان نتیجه گرفت که برای بهینه سازی توپولوژی و انداز سازه های خرپایی دوبعدی می توان از این روش بهره جست .استفاده از رویکرد پیشنهادی موجب کوچک تر شدن فضای جستجو می شود .در این روش به جای آن که فضای جستجو برای بهینه سازی شامل طیف وسیعی از سازه های خرپایی با انواع درجات نامعینی استاتیکی و کینماتیکی باشد، می توان فضای جستجو را به سازه های خرپایی با درجات نامعینی استاتیکی صفر و درجات نامعینی کینماتیکی صفر محدود کرد
Research Aim: Truss structures are used extensively due to their unique features and abilities. For this reason, the need to optimize these types of structures has always been felt more than ever. From long ago to today, the optimization of truss structures has always been of interest to researchers. It can be argued that minimizing the weight of these structures is the most important part of the research in this field. For this reason, the same goal has been pursued for two-dimensional truss structures. In this study, optimization of the topology with size optimization has been considered in order to achieve minimal weighted structures. Research method: Evolutionary methods are new methods that are widely used in solving engineering problems due to advantages such as non-application of the objective function gradient for optimization. Genetic algorithm is also one of these evolutionary methods suitable for optimizing structures, especially structures with discrete variables. In the present study, genetic algorithm is used to optimize two-dimensional truss structures. Many researchers have used genetic algorithms to optimize truss structures using various strategies in previous studies. The distinction of this research with earlier research is the emphasis on truss structures with degree of statical indeterminacy and kinematical zero. In the present study, a method has been adopted for topological optimization on determinate and stable truss structures. For this reason, we have to make changes to the operators of the genetic algorithm, which will be mentioned in the coming chapters. Structural analysis is one of the important and influential topics in structural engineering research. Force methods is one of the structural analysis methods that is used for solving some engineering issues due to its undeniable advantages. In this paper, the governing formulation of the problem for the analysis of truss structures is based on the force methods. Findings: Common examples are evaluated to evaluate the proposed approach and the results are compared with the results of previous studies. The results show the effectiveness of the proposed approach in topology optimization and size optimization two-dimensional truss structures. Conclusion: Based on the results of this study, it can be concluded that this method can be used to optimize the topology and size of two-dimensional truss structures. Using the proposed approach reduces the search space. Instead of optimizing the search space to include a range of truss structures with a variety of static and kinematic indeterminacy degrees, the search space can be limited to truss structures with zero static indeterminacy degrees and zero kinematic indeterminacy degrees
Topology optimization of truss structures via genetic algorithm and method of forces
حسن زاده قمشلو، وحید
Hassanzadeh Qameshlu, Vahid
کوهستانی، کامبیز، استادراهنما
کاتبی، جواد، استادراهنما
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
