بهبود کارایی بهینه‌سازی تکاملی دو جهتی سازه‌ها برای سازه‌های پیوسته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 استاد، گروه مهندسی مکانیک، مرکز پژوهشی مهندسی تولید ناب، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

اخیراً روش جدیدی برای فرایند حذف و اضافه کردن المان در روش بهینه‌سازی تکاملی دو جهتی سازه‌ها (BESO) توسط بعضی پژوهشگران پیشنهاد شده که فرایند با یک پارامتر سیگنالی که نسبت حجم یا وزن حذفی نام دارد انجام می‌شود. با این همه به دلیل یکسان بودن نسبت‌های حذف و اضافه‌‌، روش BESO بهبود یافته آنان در بعضی موارد بعد از چند تکرار، حتی با افزایش نسبت حجم حذفی، به دلیل یکنواخت شدن سختی سازه، فرایند حذف و اضافه کند شده و یا حتی متوقف می‌شود. در این پژوهش، روش BESO به شکلی بهبود می‌یابد که محدودیت‌های قبلی را ندارد. به بیان دیگر روش پیشنهادی در زمان کمتر طرح‌های بهتری را نتیجه می‌دهد.  با ارائه چند مثال در زمینه بهینه‌سازی ساختار یک صفحه در دو حالت الاستیک و الاستوپلاستیک با دو معیار تنش و سختی، نتایج این بهبود با روش بهینه‌سازی تکاملی سازه‌ها (ESO) و الگوریتم پیشنهادی دیگر پژوهشگران مقایسه و برتری آن نشان داده‌ می‌شود. از مثال‌های انجام شده می‌توان نتیجه گرفت که مقدار بیشینه تنش و شاخص عملکرد بهتر می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Xie Y.M. and Steven G.P., Shape and layout optimization via an evolutionary procedure. Int’l conference on Computational Engineering Science, Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong, pp. 471, December 17-22, 1992.
[2] Xie Y.M. and Steven G.P., A simple evolutionary procedure for structural optimization. Computers & Structures, 49 (5), pp. 885- 896, 1993.
[3] Steven, G.P., and Xie, Y.M., Evolutionary structural optimization with FEA. Computational Mechanics, Vol. 1, pp. 27-34, 1993.
[4] Xie Y.M. and Steven G.P., Evolutionary structural optimization, Springer, London. 1997.
[5] Xie Y.M. and Steven G.P., Optimal design of multiple load case structures using an evolutionary procedure, Engineering computations, Vol. 11, pp. 295-302, 1994.
[6] Hinton E. and Sienz J., Fully stressed topological design of structures using an evolutionary procedure, Engineering Computations, Vol. 12,  pp.229-244, 1995.
[7] Xie Y.M. and Steven G.P., Optimal Design of multiple load case structures using an evolutionary procedure, Engineering Computations, Vol. 11,  pp. 295-302. 1994.
[8] Steven G.P. and Xie Y.M., Evolutionary structural optimization applied to problems in structural dynamics, 3rd world congress on computational mechanics, Chiba, Japan, paper H2-2, 1994.
[9] Rispler A. and Steven G.P., Shape optimization of metal inserts in composite bolted joints, Proceedings of the Second Pacific International Conference on Aerospace Science and Technology, Melbourne, Australia, pp. 225-229, March 20-23, 1995.
[10] Steven G.P., Querin O.M. and Xie Y.M., Analysis of Aircraft Patch Repairs Using ESO, Proceedings of the Second Pacific International Conference on Aerospace Science and Technology, Melbourne, Australia, pp. 683-688, March 20-23, 1995.
[11] Chu D.N., Xie Y. M., Hira A. and Steven, G.P., Evolutionary structural optimization for problems with stiffness constraints, Finite elements in analysis and design, Vol. 21,  pp. 239-251, 1996.
[12] Manickarajah D., Xie Y.M. and Steven G.P., A simple method for the optimization of columns, frames and plates against buckling, Structural Stability and Design, S Kitipornchai et al. (eds.), A.A Balkema Publishers, Rotterdam,  pp. 175-180, October, 1995.
[13] Steven G.P., Querin O.M. and Xie Y.M., Multiple Constraint Environments for Evolutionary Structural Optimisation, Proceedings of the First World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, Goslar, Germany, published by Pergamon, edited by N Olhoff and G I N Rozvany,  pp. 213-218, May 28 - June 2, 1995.
[14] Zhao C., Steven G.P. and Xie Y.M., Evolutionary natural frequency optimization of thin plate bending vibration problems, Journal of Structural Optimization, No.11, pp 244-251, 1996.
[15] Zhao C., Steven G.P. and Xie Y.M., Evolutionary optimization of maximizing the difference between two natural frequencies of a vibrating structure, Journal of Structural Optimization, 13(2-3), pp. 148-154, 1996.
[16] Querin O.M., Steven G.P. and Xie Y.M., Topology optimization of structures with material and geometric non-linearities, Proc. of the 6th AIAA/USAF/NASA/ISSMO symposium on multidisciplinary analysis and optimization, Bellevue, Washington, USA, AIAA –96-4116-CP,  1812-1818, September 4-6, 1996.
[17] Hung X., and Xie Y.M., Bidirectional Evolutionary Topology Optimization for Structures with Geometrical and Material Nonlinearities, AIAA, 45(1), 2007.
[18] Eom Y.S., Yoo K.S., Park J.Y., Han S.Y., Reliability-based topology optimization using a standard response surface method for three-dimensional structures. Structural and Multidisciplinary Optimization, 43(2), pp. 287-295, 2011.
[19] Shobeiri V., The topology optimization design for cracked structures. Engineering Analysis with Boundary Elements 58: pp. 26-38, 2015.
[20] Querin O.M., Evolutionary structural optimization: stress based formulation & implementation, PhD Dissertation, department of Aeronautical engineering, university of Sydney, Australia, 1997.
[21] Querin, O.M., Young V., Steven G.P. and Xie Y.M., Computational efficiency and validation of bi-directional evolutionary structural optimization, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 189(2), pp. 559–573, 2000.
[22] Huang X., Xie Y.M. and Burry M.C., A new algorithm for Bi-Directional Evolutionary structural optimization, JSME International Journal. C 49.4, pp. 1091-1099, 2006.
[23] Li Q., Steven G.P. and Xie Y.M., on equivalence between stress criterion and stiffness criterion evolutionary structural optimization Structural Optimization, Structural and Multidisciplinary Optimization,18(1), pp. 67-73, 1999.
[24] Li Q., Steven G.P. and Xie Y.M., A simple checkerboard suppression algorithm for evolutionary structural optimization, Structural and Multidisciplinary Optimization, 22, pp. 230-239. 2001.
[25] ANSYS(R), Swanson Analysis System, Inc. Released 5.4UP19970828.
[26] MATLAB, the Math Works, Inc. Version6.5.0.180913a (R13) June18, 2002.