19626

۱۹۶۲۶

روشي نوين براي طراحي بهينه مبتني بر قابليت اطمينان

كارشناسي ارشد

زلزله

۹۶-۹۷

۱۳۹۷/۸/۵

دكتر محسنعلي شايانفر

دكتر علي خدام

عمران

در مهندسي عمران ايمني و هزينه از موضوعات اوليه و بسيار مهم در طراحي هر نوع سازه است و به همين علت طراح، مالك و مشتري هر سه، سازه ايمن و ارزان را ترجيح مي دهند. هدف روشهاي طراحي بهينه مبتني بر قابليت اطمينان(RBDO) شناسايي يك تعادل مناسب ميان ايمني و هزينه در فرآيند طراحي است. اگرچه به لحاظ نظري اين موضوع بسيار جذاب است اما در مسائل واقعي با چالش هاي متعدد محاسباتي و مدل سازي روبرو است. مسائل بهينه سازي مبتني بر قابليت اطمينان عموما پيچيده هستند و نيازمند اعمال يك رويكرد بهينه سازي و جستجو قدرتمند به منظور همگرا شدن به جواب بهينه سراسري مي باشند. در روش تركيبي پيشنهاد شده در اين پايان نامه از الگوريتم فراكاوشي رقابت ليگ فوتبال (SLC) به منظور بهينه سازي و روش مرتبه اول (FORM) براي تحليل قابليت اطمينان استفاده شده است همچنين براي تحليل سازه هاي خرپايي دو بعدي و سه بعدي رويكرد كمينه سازي انرژي پتانسيل مكمل بكار گرفته شده است. بكار گيري همزمان SLC و FORM منجر به مزيت هاي مهمي از جمله دستيابي به بهينه سراسري با دقت مناسب ضمن دارا بودن كارايي بالا و عدم وابستگي به حدس اوليه گرديده است. اين روش همچنين قدرت حل مسائل RBDO با متغير هاي طراحي گسسته و پيوسته را دارا مي باشد. كد نويسي يكپارچه در محيط نرم افزاري MATLAB كه منجر به عدم نياز به فراخواني برنامه خارجي تحليل شده و همچنين بكارگيري الگوريتم مبتني بر كمينه سازي انرژي مكمل براي تحليل سازه سبب بهبود سرعت همگرايي و كاهش هزينه هاي محاسباتي گرديده است. مثال هاي بررسي شده در اين پايان نامه نيز به منظور اثبات دقت و كارايي اين روش و مقايسه نتايج روش پيشنهادي با ساير روش ها ارائه گرديده است. واژه‌هاي كليدي: طراحي بهينه مبتني بر قابليت اطمينان، بهينه سازي، قابليت اطمينان، تحليل سازه

1397/08/14

A new method for reliability-based design optimization

10/27/2018 12:00:00 AM

Safety and economy are the primary concerns during the design of any civil engineering structure, because the designer, the owner, and the public prefer a structure that is safe and cheap. The goal of reliability-based design optimization (RBDO) is to identify a good balance between the safety and economy of a structure in the design process. Although theoretically appealing, the optimization of practical structures has several computational and modeling challenges. The reliability-based design optimization problem domain is complex, which requires the application of robust search and optimization techniques to arrive at a near-global optimal solution. The proposed hybrid method in this thesis, a metaheuristic algorithm, called "Soccer League Competition (SLC)", has been implemented for the optimization part and a First Order Reliability Method (FORM) has been used for the reliability analysis part. Furthermore, for analysis of two-dimensional and three-dimensional truss structures, the minimization Supplemental potential energy approach has been used. The simultaneous application of SLC and FORM has important advantages, including achieving accurate optimal solutions with high computational efficiency without any dependency on different initial population. This method also has the ability to solve RBDO issues with discrete and continuous design variables. Integration of both optimization and reliability-analysis codes in the MATLAB software environment made the process free from calling another external analysis programs, and the application of the minimization supplemental potential energy-based algorithm for structural analysis improved the convergence speed and reduced computational costs. Examples provided in this thesis have also proved the accuracy and efficiency of the proposed method in comparison with other considered methods. Keywords: reliability-based design optimization, reliability, optimization, Structural analysis