بهینه‌سازی چندمعیاری توپولوژی سازه‌ها بر اساس حداکثر کردن سختی و حداقل کردن تنش

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

چکیده

     سختی و مقاومت سازه‌، دو ویژگی مهم و حیاتی آن می‌باشند. در تحلیل و طراحی سازه‎ها، طراحان همواره به دنبال روش‎هایی هستند که بین این دو ویژگی مهم نوعی تعادل و توازن برقرار کنند. در دهه‎های اخیر تلاش‎های بسیاری روی بهینه­سازی سختی سازه‎ها صورت گرفته است. لذا در این سازه‎ها همواره نمی‎توان از استحکام آن مطمئن بود. از این‌رو بررسی مقاومت سازه‎ها نیز حائز اهمیت ویژه‎ای است. برای حداکثر سازی مقاومت سازه لازم است که تنش حداکثر ایجاد شده در بخش‎های مختلف سازه حداقل گردد. در همه‎ تحقیقات گذشته، تنش به عنوان قید بهینه‌سازی قرار گرفته و هرگز به طور مستقیم به عنوان تابع هدف طراحی بررسی نشده است. قید قرار دادن تنش اگرچه کمتر بودن تنش را از یک مقدار ویژه تضمین می‌کند، ولی نمی‎توان انتظار داشت که تنش را به حداقل مقدارش برساند. در بهینه‌سازی هر دوی این معیارها باید توجه داشت که بهینه کردن یکی از این دو معیار به مفهوم بهینه­سازی معیار دوم نیست، در نتیجه بهینه‌سازی هر دو معیار هم­زمان باید مورد توجه قرار گیرد. در تحقیق حاضر، روش ESO برای بهینه‌سازی اندازه سازه‌ها بر اساس بهینه‌سازی هم­زمان سختی و مقاومت استفاده شده است. برای ایجاد یک معیار کلی حاصل از دو معیار، از روش وزنی و ضرایب وزن استفاده شده است و در نهایت ترکیب خطی دو معیار وزن‌دار، معیار کلی سازه را تشکیل می‌دهد. برای تحلیل و طراحی سازه‎های بهینه‌ی مورد بررسی در این تحقیق، برنامه‎ای در محیط MATLAB ایجاد شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Multicriteria Topology Optimization of Structures that Maximizes Stiffness and Minimizes Maximum Stress

نویسندگان [English]

  • Hadi Sarmasti
  • Nasser Taghizadieh
Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz

کلیدواژه‌ها [English]

  • Multicriteria optimization
  • Multiobjective optimization
  • Stiffness maximization
  • Maximum stress minimization
  • Strength maximization
[1]        Coelloa, C. A., Christiansenb, A. D., "Multiobjective Optimization of Trusses Using genetic Algorithms", Computers and Structures, 2000, 75, 647-660.
[2]        Li, Q., Steven, G. P., Xie, Y. M., "On Equivalence between Stress Criterion and Stiffness Criterion in Evolutionary Structural Optimization", Springer, New York, 1999, 18, 67-73.
[3]        Li, Q., Steven, G. P., Xie, Y. M., "Multicriteria Optimization that Minimizes Maximum Stress and Maximizes Stiffness", Computers and Structures, 2002, 80, 2433-2448.
[4]        Xie, Y. M., Steven, G. P., "Evolutionary Structural Optimization", Springer-Verlag, 1997.
[5]        Li, Q., Steven, G. P., Xie, Y. M., "Evolutionary Structural Optimization for Stress Minimization by Discrete Thickness Design", Computers and Structures, 2000, 78, 769-780.
[6]        Koski, J., "Multicriterion Structural Optimization Advances in Design Optimization", Chapman and Hall, London, 1994, pp 194-224.
[7]        Querin, O. M., Proos, K. A., Steven, G. P., Xie. Y. M., "Multicriterion Evolutionary Structural Optimization Using the Weighting and the Global Criterion Methods", AIAA Journal, 2001, 39 (10), 190-202.
[8]        Xie, Y. M., Steven, G. P., "A Simple Evolutionary Procedure for Structural Optimization", Computers and Structures, 1993, 49, 885-896.