بهینه سازی شکل سازه های فضاکار با در نظرگرفتن قابلیت اعتماد و استفاده از روشهای پیشرفته بهینه سازی

بهینه سازی توپولوژی سازه های گسسته بزرگ مقیاس، از چالش برانگیزترین مسائل بهینه سازی به شمار می روند. در این نوع بهینه سازی، هنگامی که سطح مقطع اعضا از میان مقادیر گسسته انتخاب می شوند، رسیدن به بهینه کلی دشوارتر می گردد. در این رساله، روش های بهینه سازی دومرحله ای نوینی جهت بهینه سازی توپولوژی سازه های گسسته بزرگ مقیاس (شبکه های دولایه)، با در نظر گرفتن قیود مختلف و با استفاده از الگوریتم جامعه مورچگان ارائه شده است. بدین منظور، ابتدا با استفاده از سه روش کارای بهینه سازی توپولوژی شامل روش مجانب های متحرک، روش بهینه سازی تکاملی سازه ها و روش مواد همسانگرد توپر با جریمه، یک آنالیز حساسیت جهت شناخت اعضای سازه ای مهم تر، انجام می شود. سپس نتایج این آنالیز حساسیت به نحوی مورد استفاده قرار می گیرد، که aco بتواند بوسیله ایجاد یک جستجوی جهت دار در یک فضای طراحی کاهش یافته، توپولوژی بهینه شبکه های دولایه را بدست آورد. در روند بهینه سازی توپولوژی، وزن سازه کمینه می گردد بطوریکه قیود مسئله بهینه سازی شامل تنش اعضا و جابجایی گره ها تحت تاثیر بارهای استاتیکی و دینامیکی، ضریب لاغری اعضا و نیز قابلیت اعتماد ارضا گردند. در آنالیز قابلیت اعتماد، سختی و فرکانس سازه، که دو مشخصه اصلی سازه بشمار می روند، بعنوان دو مود خرابی در نظر گرفته شده اند. بارهای گسترده خارجی بعنوان پارامترهای احتمالی انتخاب شده اند و احتمال خرابی سازه در هر مود، با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو محاسبه می شود. بدین منظور، جهت افزایش سرعت محاسبه احتمال خرابی دینامیکی سازه، از روش تقریب سازی مرتبه سوم استفاده شده است. نتایج عددی بدست آمده در این رساله، کارایی روش های دومرحله ای ارائه شده را در یافتن توپولوژی بهینه شبکه های دولایه نشان می دهند.