چكيده امروزه با توجه به پيشرفت بشر در زمينه‏هاي مختلف علوم پايه و مهندسي و قابليت تركيب اين علوم مي‏توان به روشهائي دست يافت كه علاوه بر دارا بودن دقت روشهاي كلاسيك ، از سرعت و كارائي روشهاي جديد نيز بهره مي برند. هدف از تحقيق ارائه شده دراين پايان‏نامه، ارائه روشي ساده و كاربردي در تحليل و طراحي توام سازه‏هاي بهينه با صرف كمترين زمان ممكن است. بدين منظور از تركيب روش نيروها و الگوريتم جستجوي ذرات باردار (CSS) استفاده مي شود. باتوجه به مشكلات موجود در فرآيند برنامه‏نويسي روشهاي كلاسيك بهينه‏سازي، استفاده از الگوريتمهاي ابتكاري ضروري مي نمايد. در اين روش ، نيروها و مقاطع اعضا به عنوان مجهولات بصورت همزمان وارد الگوريتم جستجوي ذرات باردار مي‏شوند و اين الگوريتم با استفاده از اصل كمينه بودن انرژي مكمل سازه در حالت سازگاري تغييرمكانها، سازه اي بهينه (بطور مثال با كمترين وزن) ارائه مي دهد. از مزاياي اصلي روش حاضر، مي‏توان به عدم نياز به استفاده از روشهاي تكراري تحليل و طراحي براي رسيدن به يك سازه بهينه ، حل معادلالت ديفرانسيل پيچيده به خصوص در حالت غيرخطي، محاسبه معكوس ماتريس‏ها و در حالت كلي صرف كمترين زمان ممكن براي يافتن يك سازه با مقاطع بهينه اشاره نمود. در اين مطالعه روابط و فرمول‏هاي جديد ارائه شده براي تحليل خطي و غيرخطي (غيرخطي مصالح و هندسي به منظور پيش‏بيني رفتار واقعي سازه به خصوص تحت بارگذاري لرزه‏اي ) ، طراحي و بهينه‏سازي سازه‏ها، با روابط موجود قبلي مقايسه شده و دقت و كارايي روش حاضر و الگوريتم جستجوي ذرات باردار با استفاده از مثالهاي متنوع خرپايي و قاب‏خمشي براي حالت‏هاي خطي و غيرخطي نشان داده ‏شده است. همچنين يك روش ابتكاري جديد، با استفاده از تركيب الگوريتم جستجوي ذرات باردار شده و الگوريتم جستجوي هارمونيك ارائه گرديده است. نتايج به‏دست آمده، نمايانگر عملكرد مطلوب الگوريتم جستجوي ذرات باردار شده و روش جديد در تحليل و طراحي توأم سازه‏هاي بهينه مي‏باشد. واژه هاي كليدي : تحليل، طراحي و بهينه‏سازي توأم سازه‏ها، تحليل غيرخطي سازه‎ها، روش نيروها، الگوريتم جستجوي ذرات باردار شده چكيده امروزه با توجه به پيشرفت بشر در زمينه‏هاي مختلف علوم پايه و مهندسي و قابليت تركيب اين علوم مي‏توان به روشهائي دست يافت كه علاوه بر دارا بودن دقت روشهاي كلاسيك ، از سرعت و كارائي روشهاي جديد نيز بهره مي برند. هدف از تحقيق ارائه شده دراين پايان‏نامه، ارائه روشي ساده و كاربردي در تحليل و طراحي توام سازه‏هاي بهينه با صرف كمترين زمان ممكن است. بدين منظور از تركيب روش نيروها و الگوريتم جستجوي ذرات باردار (CSS) استفاده مي شود. باتوجه به مشكلات موجود در فرآيند برنامه‏نويسي روشهاي كلاسيك بهينه‏سازي، استفاده از الگوريتمهاي ابتكاري ضروري مي نمايد. در اين روش ، نيروها و مقاطع اعضا به عنوان مجهولات بصورت همزمان وارد الگوريتم جستجوي ذرات باردار مي‏شوند و اين الگوريتم با استفاده از اصل كمينه بودن انرژي مكمل سازه در حالت سازگاري تغييرمكانها، سازه اي بهينه (بطور مثال با كمترين وزن) ارائه مي دهد. از مزاياي اصلي روش حاضر، مي‏توان به عدم نياز به استفاده از روشهاي تكراري تحليل و طراحي براي رسيدن به يك سازه بهينه ، حل معادلالت ديفرانسيل پيچيده به خصوص در حالت غيرخطي، محاسبه معكوس ماتريس‏ها و در حالت كلي صرف كمترين زمان ممكن براي يافتن يك سازه با مقاطع بهينه اشاره نمود. در اين مطالعه روابط و فرمول‏هاي جديد ارائه شده براي تحليل خطي و غيرخطي (غيرخطي مصالح و هندسي به منظور پيش‏بيني رفتار واقعي سازه به خصوص تحت بارگذاري لرزه‏اي ) ، طراحي و بهينه‏سازي سازه‏ها، با روابط موجود قبلي مقايسه شده و دقت و كارايي روش حاضر و الگوريتم جستجوي ذرات باردار با استفاده از مثالهاي متنوع خرپايي و قاب‏خمشي براي حالت‏هاي خطي و غيرخطي نشان داده ‏شده است. همچنين يك روش ابتكاري جديد، با استفاده از تركيب الگوريتم جستجوي ذرات باردار شده و الگوريتم جستجوي هارمونيك ارائه گرديده است. نتايج به‏دست آمده، نمايانگر عملكرد مطلوب الگوريتم جستجوي ذرات باردار شده و روش جديد در تحليل و طراحي توأم سازه‏هاي بهينه مي‏باشد. واژه هاي كليدي : تحليل، طراحي و بهينه‏سازي توأم سازه‏ها، تحليل غيرخطي سازه‎ها، روش نيروها، الگوريتم جستجوي ذرات باردار شده