28894

طراحي بهينه سازه‌ها با استفاده از روش نيروها و قابليت اعتماد

دكتري تخصصي (PhD)

مهندسي عمران- سازه

1399

1402/6/20

علي كاوه

مهندسي عمران

اصطلاح بهينه سازي به مطالعه مسائلي گفته مي‌شود كه در آن به دنبال حداقل يا حداكثر رساندن تابع هدف با در نظر گرفتن قيد‌هايي مي‌باشيم. بهينه سازي سازه‌ها يك فرآيند تكراري است و معمولا زمان قابل توجهي براي آن نياز است. براي كاهش هزينه محاسباتي در بهينه سازي سازه‌ها مي‌توان از تحليل بهينه سازه‌ها استفاده نمود. يكي از روش‍هاي تحليل بهينه روش نيروها مي‌باشد. همچنين در سازه‌ها همواره عدم قطعيت‌هايي وجود دارد. براي در نظر گرفتن اين عدم قطعيت‌ها نياز است از آناليز قابليت اعتماد استفاده گردد. از اين رو كاهش هزينه محاسباتي و در نظر گرفتن عدم قطعيت‌ها در سازه‌ها اهميت زيادي دارد. اين رساله به صورت كلي داراي سه بخش مي‌باشد. در بخش اول الگوريتم بهبود يافته چوپان به هم آميخته ارائه شده است و براي طراحي بهينه سازه‌هاي بزرگ مقياس استفاده مي‌شود. همچنين مكانيسم معرفي شده در اين الگوريتم براي بهبود ساير الگوريتم‌هاي فراكاوشي به كار گرفته مي‌شود. در بخش دوم مروري بر تئوري گراف‌ها صورت گرفته است و روش نيروها مبتني بر روش گراف‌ها كه توسط دكتر كاوه توسعه پيدا نموده است ارائه گشته است. سپس نسخه بهبود يافته الگوريتم ازدحام ذرات ارائه شده است. اين الگوريتم براي مقايسه عملكرد روش نيروها و روش جابه‌جايي استفاده مي‌شود. نتايج نشان داده است كه روش نيروها در سازها با درجه نامعيني استاتيكي كمتر نسبت به درجه نامعيني سينماتيكي روش كارامدتري است. در قسمت آخر نيز روشي براي بهينه سازي مبتني بر قابليت اعتماد ارائه شده است. در اين روش در هم بخش آناليز قابليت اعتماد و هم بهينه سازي با الگوريتم‌هاي فراكاوشي انجام مي‌شود. عملكرد اين روش در سازه‌هاي خرپايي مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين در اين بخش طراحي بهينه سازه‌هاي اسكلتي با استفاده از روش نيروهاي ارائه شده است.

1402/07/19

Optimal design of structures using the force method and reliability

9/10/2024 12:00:00 AM

The term “Optimization” refers to the study of problems in that one seeks to minimize or maximize an objective function, subjected to constraints. Structural optimization is an iterative process and usually takes considerable time to perform. To reduce the computational cost of structural optimization, optimal analysis of structures can be used. One of the optimal analysis methods is the force method. Also, there are always uncertainties in structures. Reliability analysis needs to be utilized to account for these uncertainties. Therefore, reducing the computational cost and considering the uncertainties in the structures is very important. This thesis consists of three parts. In the first part, an enhanced version of the shuffled shepherd optimization algorithm is proposed and utilized for the optimum design of large-scale structures. Also, the mechanism introduced in this algorithm is employed to improve the other metaheuristic algorithms. In the second part, a review of the theory of graphs has been made, and the graph-theoretical force method, developed, by Kaveh is presented. Then, an improved version of the particle swarm optimization algorithm is presented. This algorithm is utilized to compare the performance of the force method and displacement method. The results show that the force method in more efficient for the structures with the less degree of statical indeterminacy than the degree of kinematical indeterminacy. In the last part, a new framework for reliability-based design optimization is provided. In this method, both of the reliability analyses and optimization are carried out utilizing the metaheuristic algorithms. The performance of the presented method is tested for the truss structures. This section also presents the optimal design of the steel frame structures using the force method.

روش نيروها , تئوري گراف‌ها , بهينه سازي مبتني بر قابليت اعتماد , الگوريتم‌هاي فراكاوشي , بهينه سازي

Force Method , graph theory , reliability-based design optimization , Metaheuristic Algorithms , Optimization

Ataollah Zaerreza

Dr. Ali Kave