25553

الگوريتم فراكاوشي سيستم ذرات مرتعش پيشرفته براي بهينه سازي سازه هاي خرپايي و استفاده از آناليز حساسيت و نظريه ي آشفته براي ارتقاي عملكرد آن

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران گرايش زلزله

1397-1400

1400/8/26

دكتر علي كاوه

مهندسي عمران

امروزه با كاهش منابع انرژي، مهندسان تلاش مي‌كنند تا سيستم‌هاي سازه اي را طراحي كنند كه تا حد امكان اقتصادي و در عين حال در برابر الزامات عملكردي كه در طول عمر خدمت آن‌ها ايجاد مي‌شود، مقاومت كنند؛ به اين نوع طراحي، طراحي بهينه گفته مي شود. نياز به طراحي بهينه ي سيستم هاي سازه اي حجيم نظير سازه هاي فضاكار به دليل داشتن مقاطع زياد و استقبال روزافزون كارفرمايان، مهندسين عمران و معماري از اين سازه ها كه به علت ويژگي هاي خاص اين سازه ها ايجاد شده است، بيش از پيش احساس مي شود. در دنياي پرسرعت امروز روش هاي كلاسيك آزمون و خطا براي دستيابي به چنين طرح هاي بهينه اي، به اندازه ي كافي سريع نيستند. يكي از روش هاي سريع كه در سال هاي اخير براي حل اينگونه مسائل ارائه شده است، روش جستجوي تصادفي در فضاي راه حل است، كه به آن ها روش هاي فراابتكاري گفته مي شود. در اين پايان نامه از روشي مبتني بر الگوريتم فراابتكاري سيستم ذرات مرتعش (VPS) استفاده خواهد شد تا نسخه ي پيشرفته اي از اين الگوريتم با نام سيستم ذرات مرتعش پيشرفته (IVPS) ارائه شود و از آن و الگوريتم سيستم ذرات مرتعش اصلاح شده (EVPS) براي طراحي بهينه ي سازه هاي خرپايي در ابعاد و تحت الزامات طراحي مختلف، استفاده خواهد شد. الگوريتم سيستم ذرات مرتعش يك الگوريتم فراكاوشي جديد مبتني بر ارتعاش آزاد سيستم هاي يك درجه آزادي است. در نسخه ي پيشرفته ي اين الگوريتم (يعني الگوريتم IVPS) سعي شده است تا در ادامه ي اصلاحاتي كه در الگوريتم EVPS انجام شده، تغييراتي با هدف كاهش پارامترهاي تنظيمي اين الگوريتم ايجاد شود تا تاثير مقداردهي اوليه ي اين پارامترها در عملكرد اين الگوريتم كاهش پيدا كند. در اين تحقيق با الگوريتم پيشنهادي به بهينه سازي سازه هاي خرپايي در ابعاد و با پيكربندي هاي مختلف، بهينه سازي سازه هاي فضاكار دولايه و برج هاي انتقال نيرو؛ تحت الزامات طراحي مختلفي همچون فركانسي، تنشي، تغييرمكاني و كمانشي اقدام خواهد شد. نتايج نشان مي دهند كه نسخه ي پيشرفته الگوريتم سيستم ذرات مرتعش (IVPS) نسبت به ديگر نسخه هاي اين الگوريتم (يعني VPS و EVPS) عملكرد بهتري داشته و نتايجي نزديك به نتايج الگوريتم هاي قدرتمند كسب كرده است. همچنين براي رسيدن به بهترين عملكرد نسخه ي پيشنهادي (IVPS)، سعي شده است تا با آناليز حساسيت بر روي پارامترهاي تنظيمي آن، بهترين مقادير براي اين پارامترها را بيابيم. همچنين با گنجاندن نقشه هاي آشفته به جاي پارامترها يا اپراتورهاي ايجاد اعداد تصادفي؛ كاربرد اين رويكرد نوين (تئوري آشفته)، در بهبود عملكرد الگوريتم پيشنهادي سنجيده شده است.

1400/09/02

Improved vibrating particles system meta-heuristic algorithm for the optimization of truss structures and using sensitivity analysis and Chaos theory to improve its performance

11/17/2023 12:00:00 AM

Today, as energy resources dwindle, engineers are trying to design structural systems that are as economical as possible while withstanding the performance requirements arising during their service life; This type of design is called optimal design. The need for optimal design of bulk structural systems such as space structures is felt more than ever because of having many sections and increasing acceptance of employers, civil and architectural engineers of these structures due to special features of these structures. In today's fast-paced world, classical trial and error methods are not fast enough to achieve such optimal designs. One of the fastest methods that has been proposed in recent years to solve such problems is the random search method in the solution space, which is called meta-heuristic methods. This study will use a method based on the metaheuristic algorithm of vibrating particle systems (VPS) to provide an improved version of this algorithm called Improved vibrating particle systems (IVPS), and this algorithm and the Enhanced vibrating particle systems algorithm (EVPS) Will be used for the optimal design of truss structures in different dimensions and under different design requirements. The vibrating particle system algorithm is a new metaheuristic algorithm based on the free vibration of systems with one degree of freedom. In the improved version of this algorithm (i.e., IVPS algorithm) an attempt has been made to continue the modifications which are created by the EVPS algorithm, to make changes in order to reduce the regulatory parameters of this algorithm for decreasing the effect of initialization of these parameters on the performance of this algorithm. In this study, the proposed algorithm will be used to optimize truss structures with different dimensions and configurations, optimize two-layer space structures and power transmission towers, and under different design requirements such as frequency, stress, displacement and buckling. The results illustrate that the improved version of the Vibrating Particle System (IVPS) algorithm performed better than the other versions of this algorithm (i.e., VPS and EVPS) and achieved results close to the results of powerful algorithms. Also, in order to achieve the best performance of the proposed version (IVPS), we have tried to find the best values for regulatory parameters by sensitivity analysis on these parameters. Also, by putting chaotic maps instead of parameters or random number creation operators; The application of this new approach (Chaotic theory) in improving the performance of the proposed algorithm has been measured.

الگوريم هاي فراابتكاري , بهينه سازي , الگوريتم سيستم ذرات مرتعش , الگوريتم سيستم ذرات مرتعش پيشرفته , سازه هاي خرپايي

Meta-heuristic algorithms , Optimization , Vibrating particles system algorithm (VPS) , Improved vibrating particles system algorithm (IVPS) , Truss structures

Masoud Khosravian

Dr. Ali Kave