22565

بهينه‌سازي چند‌هدفه سازه‌هاي خرپايي دو و سه‌بعدي بر‌اساس توپولوژي، اندازه، جنس و هندسه و شاخص قابليت اعتماد سازه

كارشناسي ارشد

سازه

1399

1399/7/23

دكتر علي كاوه

عمران

مسائل بهينه‌سازي سازه‌هاي واقعي، به‌عنوان يكي از چالش‌برنگيزترين و پيچيده‌ترين مباحث در مهندسي عمران، در دهه‌هاي اخير، توجه بسياري از محققان را به خود جلب كرده‌است. عموماً اين نوع سازه‌ها، با بهينه‌سازي هم‌زمان چندين موضوع كه با يك‌ديگر در تعارض‌اند، سر و كار دارند. از جمله مهم‌ترين اين موارد مي‌توان به كمينه كردن وزن سازه، كمينه كردن تغيير مكان گرهي و بيشينه كردن قابليت اطمينان سازه اشاره نمود. از‌طرفي، بهينه‌سازي اندازه سطح مقطع ، شكل و اتصال اعضا در سازه‌هاي بزرگ و سه بعدي، مي‌تواند تأثير به سزايي در كاهش وزن و در ‌نتيجه هزينه‌هاي اجرايي، داشته‌باشد. با توجه به اهميت بالاي اين موضوع، تاكنون استراتژي‌هاي مختلفي جهت حل اين مسائل، مطرح شده است. در اين خصوص، تكنيك‌هاي بهينه‌سازي چند‌هدفه فرا‌ابتكاري، به‌سبب توانايي ارائه پاسخي مناسب در مدت زمان قابل قبول، بيشتر از همه مورد توجه قرار گرفته اند. در اين تحقيق، به بررسي مباني بهينه‌سازي چند‌هدفه و روش‌هاي متداول در اين زمينه پرداخته شده است. سپس، با توجه به عدم قطعيت‌هاي موجود در مسائل مهندسي، تحليل قابليت اعتماد سازه به عنوان يك مسئله مهم، مطرح شده است. در ادامه، علاوه بر استفاده از يك روش فراكاوشي جديد و قدرت مند، براي نخستين بار طراحي سازه بر اساس چندين ماده صورت پذيرفته است. هم‌چنين اتصال بهينه اعضاي خرپايي به عنوان يك مساله پيچيده گرافي نيز با تكنيك‌هاي برنامه‌نويسي نوين به صورت بهينه‌تر صورت‌پذيرفته‌است. در كنار موارد فوق، شاخص قابليت اعتماد نيز به عنوان هدف دوم الگوريتم در نظر گرفته‌شده‌است. در‌نتيجه مي‌توان ادعا نمود با در نظرگرفتن تمامي پارامتر‌هاي طراحي، يعني اندازه سطح مقطع، جنس مقطع، موقعيت گره‌ها و اتصال اعضاء در كنار قيدهاي مقاومتي و جابه‌جايي مورد تاكيد آيين‌نامه‌ها، مسئله طراحي بهينه خرپاها به صورت كامل شبيه‌سازي شده و نتايج به‌دست‌آمده، قابل استفاده در پروژه‌هاي عمراني نيز خواهد‌بود. در انتها نيز، پيشنهاداتي براي كارهاي آتي ارائه شده‌است.

1399/07/27

Multi-Objective Optimization of Two and Three Dimensional Trusses Based on Connectivity, Size, Material, and Geometry of Members and, Reliability Index of Structure

10/14/2020 12:00:00 AM

Real-world structural optimization problems, as one of the most challenging and complex issues in civil engineering, has engrossed a lot of attention from researchers in the past decades. Generally, these types of structures deal with the simultaneous optimization of multiple objectives which are normally conflicting with each other. Minimizing the weight and maximum displacements of all coordinate directions, and maximizing the reliability of the structure are among the most important ones in this field. On the other hand, element connectivity, shape, and size optimization can have a significant impact on weight minimization and, consequently, construction costs. Thus, various strategies have been proposed to face such problems. In this thesis, it’s desired to review the principles of multi-objective optimization and common methods in this area. Then, due to the existence of inherent uncertainties in the properties of engineering systems, reliability analysis has been discussed. Afterward, in addition to utilizing a new and powerful meta-heuristic algorithm, for the first time, the design of the structure is based on several materials. Also, the connectivity optimization of truss, as a complex problem, has been investigated more efficiently with modern programming techniques. Furthermore, the reliability index is discussed as the second goal of the algorithm. As a result, it can be claimed that by consideration of all design parameters such as size, shape, connectivity, and material, along with stress and displacement constraints emphasized by regulations, the optimal design problem of truss is completely simulated. Therefore, obtaining results can be employed in construction projects. Finally, suggestions for future work have been presented in the last section.

بهينه سازي سازه ها

Multi-Objective Optimization