11312

11312

تحليل، طراحي و بهينه سازي هم زمان سازه ها با استفاده از روش نيروها و الگوريتم ذرات باردار

كارشناسي ارشد

عمران - سازه

دي ماه 1391

دي ماه 1391

پروفسور علي كاوه

چكيده امروزه با پيشرفت علوم مختلف در زمينه‌هاي مختلف و قابليت تركيب اين علوم با يكديگر در جهت بالا بردن كارائي آنها و كم كردن هزينه‌هاي حل و طراحي مسائل، دانشمندان و محققين به دنبال ابداع روش‌هاي مختلفي براي حل مشكلات روش‌هاي كلاسيك هستند. روش‌هايي كه بايد داراي دقت كافي و در عين حال داراي هزينة كمتري نسبت به روش‌هاي كلاسيك باشند. مشكلي كه به علت بزرگ بودن ابعاد سازه‌ها بوجود مي آيد زمان مورد نياز زياد براي تحليل سازه است كه به علت مجهول بودن ابعاد المان‌ها در ابتداي تحليل عمل تحليل به ناچار به صورت تكراري انجام مي‌شود كه گاهي از اوقات اين تكرارها به بيش از 10000 مرتبه مي‌رسد كه زمان بسيار زيادي را براي تحليل مي‌طلبد. در روش‌هاي كلاسيك روند تحليل و طراحي به اين گونه است كه ابتدا با فرض مقاطعي براي المان‌ها تحليل صورت مي‌گيرد و با توجه به نيروهاي دروني به دست آمده براي اعضا مقاطع طراحي مي‌شوند و اگر مقاطع حاصل از طراحي و تحليل ابتدايي متفاوت باشند اين بار با استفاده از مقاطع حاصل از طراحي دوباره تحليل انجام شده و اين چرخه آن قدر تكرار مي‌شود تا مقاطع حاصل از تحليل و طراحي به يك نقطه هم‌گرا شوند. حال اگر قصد بهينه كردن وزن سازه را هم داشته باشيم اين تكرارها به مقدار قابل توجه ديگري هم افزايش خواهد يافت.در روشي كه در اين تحقيق ارائه خواهد شد با استفاده از الگوريتم فراكاوشي ذرات باردار و با استفاده از اصل حداقل انرژي به دنبال مينيمم كردن مقدار انرژي كل سازه خواهيم بود كه هم‌زمان با آن، به وسيلة نسبت دادن نيروي دروني اعضا به مقاطع در دسترس اعضا و با در نظر گرفتن يك نسبت تنش از قبل تعيين شده به دنبال حذف روند تكراري هم‌گرايي مقاطع تحليلي و طراحي در عين حال بهينه كردن وزن سازه خواهيم بود كه موجب كاهش زمان تحليل، طراحي و بهينه‌سازي اعضا خواهد بود و از طرف ديگر به علت حل غيرمستقيم روابط سازگاري و تعادل و در قالب انرژي حداقل ديگر نيازي به معكوس كردن ماتريس سختي و يا نرمي كه ابعاد بسيار بزرگي هم دارند نبوده و در حافظة مورد نياز براي حل مسأله صرفه‌جويي زيادي خواهد شد. در اين بين روش نيروها به علت به دست آمدن نيروهاي دروني اعضا به صورت مستقيم در مقايسه با روش جابه‌جايي كه جابه‌جايي گره‌ها را به دست مي‌دهد براي تحليل و طراحي سازه‌ها مناسب‌تر است. واژه‌هاي كليدي: روش نيروها، الگوريتم فراكاوشي، الگوريتم ذرات بار دار، بهينه سازي