تحلیل قابلیت اطمینان و بهینه سازی خرپاهای فضائی

در اغلب کاربردهای واقعی، استحکام سازه ها و بارهای وارده بر آنها دارای عدم قطعیت بوده و از توابع احتمالی پیروی می کنند. وجود عدم قطعیت در خصوصیات اسمی مصالح و بار های وارده بر سازه ایجاب می کند که طراحی آنها بر اساس حداقل سطح قابلیت اطمینان مورد نیاز انجام گیرد. طراحی بهینه سازه ها از جمله زمینه های پرکاربرد تحقیقاتی است که صنایع مختلف از جمله ساختمان، نفت و گاز و هوا-فضا مطرح می باشد. در این تحقیق، رویکرد طراحی بهینه ی سازه های خرپایی براساس حداقل قابلیت اطمینان مورد نیاز ارائه می گردد. این نوع سازه ها از اعضای مستقیم ساخته می شوند و دارای عملکرد سه بعدی هستند.در فرآیند طراحی و تحلیل سازه، به کمک شبیه سازی مونت کارلو، بارگذاری و استحکام سازه بصورت دو کمیت احتمالی لحاظ شده اند. روش مونت کارلو یک ابزار قدرتمند، ساده در اجراء و قابل استفاده برای محدوده ی وسیعی از مسائل قابلیت اطمینان می باشد. در مرحله ی بعد با استفاده از الگوریتم تبرید تدریجی، با هدف کمینه کردن وزن سازه، بهترین طرح سازه با توجه به حداقل قابلیت اطمینان مورد نیاز، تعیین شده است. در این بخش حداقل قابلیت اطمینان مورد نیاز (96 درصد)به عنوان یک قید در نظر گرفته شده است.در این تحقیق یک سازه ی خرپائی فضائی با 52 عضو و 21 گره و تحت بارهای استاتیکی و دینامیکی مورد تحلیل اتفاقی قرار گرفته است. پس از آن وزن سازه با استفاده از روش تبرید تدریجی و قید حداقل میزان قابلیت اطمینان، بهینه گردید. نتایج محاسباتی نشان می دهد که وزن سازه نسبت به طراحی اولیه حدود 24 درصد کاهش یافته است. بطور کلی، نتایج این تحقیق مبین قابلیت بالای روش مونت-کارلو و الگوریتم تبرید تدریجی در مدل سازی و بهینه سازی سازه های فضائی است.