بهینه‌سازی شکل مخزن اینتز به روش‌های الگوریتم ژنتیک و برنامه‌ریزی متوالی درجه دوم

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

چکیده

امروزه با پیشرفت علوم کامپیوتری، روش­های بهینه­سازی خطی و غیر خطی پیشرفت چشم­گیری داشته­اند. اما به کار بردن این روش­ها برای بهینه­سازی سازه­های بزرگ مشکل و گاهی غیر ممکن است. برای حل این مشکل، روش­های تکامل تدریجی می­توانند یک راه حل مناسب باشند که در این میان روش ژنتیک از قابلیت همگرائی بالائی برخوردار است. برای بررسی قابلیت­های روش­های فوق، مخزن هوائی ذخیره آب نوع اینتز که باتوجه به حجم زیاد از نظر اقتصادی بهینه­سازی در آن مهم است، انتخاب شده است. برای این منظور، ابتداً مخزن هوائی اینتز با ظرفیت850 متر مکعب با توصیه­های آئین­نامه IS:3370 هندوستان طرح و سپس با دو روش الگوریتم ژنتیک و روش تقریب غیر خطی متوالی (SQP) بهینه شده و نتایج آن­ها با هم مقایسه می­شوند. در مسئله بهینه­سازی، تابع هزینه شامل حجم بتن­ریزی و سطح قالب­بندی و قیود بهینه­سازی شامل قیود پایداری هندسی و تنش­هـای اعضـا مـی­باشد. بهینه­سازی با الگوریتم ژنتیک حدود 22 درصد و روش تقریب غیر خطی متوالی حدود 30 درصد کاهش هزینه را نشان می­دهد. مطالعه پارامتریک به منظور تعیین پارامترهای مهم تأثیرگذار و وزن آن­ها انجام شد. در نهایت بهینه­سازی برای حجم­های مختلف با روش SQP انجام و با نسبت­های پیشنهادی طراحی قبلی مقایسه شده و روابط و نسبت­های پارامترهای طراحی هندسی بهینه این نوع مخازن پیشنهاد خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Shape Optimization of Intz Tank Using Genetic Algorithm and Sequential Quadratic Programming

نویسندگان [English]

  • Mehran Pourgholi
  • Reza Tarinejad
  • Mahdi Zarghami
Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shape optimization
  • Intz tank
  • genetic algorithm
  • Sequential quadratic programming
  • finite element method
[1]        Tan, G. H., "Design of Reinforced Concrete Cylindrical Water Tanks for Minimum Materials Cost ", Computers and Structures, 1993, 48, 5.
[2]        Al-Badri, H. J. M., "Estimation of Minimum Cost Design of Circular Grain Silo", Journal of Engineering Sciences, 2005, 12 (4) 112-122.
[3]        Hasan, J. M., "Economical Design of Water Concrete Tanks", Journal of Engineering Sciences, 2011, 49 (5), 510-520.
[4]        Tay, N., Si, M. T., Özakça, G., "Optimization of Arches Using Genetic Algorithm", Computer Optimization, 2008, l41, 377-394.
[5]        Raju, N. K., "Design of Reinforced Concrete Structures", New Delhi, 3rd Edition, 2004.
[6]        Ghaffari, Y., "Shape Optimization of Gravity Dam Using Genetic Algorithm", MSc Thesis, University of Tabriz, Tabriz, Iran, 2008.
[7]        Gholizadeh, S., Seyedpoor, S. M., "Shape Optimization of Arch Dams by Met heuristics and Neural Networks for Frequency Constraints", Scientia Iranica, 2011, 18 (5), 1020-1027.
[8]        Ocedal, J., Wright, S. J., "Numerical Optimization", Springer Series in Operations Research, Springer Verlag, 2006.
[9]     تجلی، م.، احمدی، م. ت.، محرمی، م.، "بهینه­سازی شکل سد بتنی قوسی به منظور بهبود عملکرد در برابر زلزله"، مجله فنی و مهندسی مدرس، ویژه مهندسی عمران، 1385، 35، 1-14.