بهينه سازي تيرهاي لانه زنبوري با استفاده از الگوريتم هاي فراابتكاري اخير به روش مقاومت نهائي و روش اجزاء محدود

كارشناسي ارشد

در سال¬هاي اخير به دليل اهميت هزينه مصالح ساختماني و ساخت وساز، توجه ويژه¬اي به بهينه سازي سازه¬ها با هدف كاهش وزن و هزينه شده است. همچنين در ده¬هاي اخير استفاده از تيرهاي لانه زنبوري بسيار مورد توجه قرار گرفته است. اين تيرها به دليل اين كه در جان خود سوراخ¬هايي دارند، بدون آنكه وزن تير افزايش پيدا كند، ممان خمشي مقطع بيشتر مي¬شود. همچنين اين تيرها از منظر معماري نيز كاربردي¬تر بوده و مي¬توان تاسيسات و لوله¬كشي ها را نيز از سوراخ¬هاي اين تيرها كه در سقف استفاده مي¬شوند، عبور داد. به همين جهت بهينه سازي تيرهاي لانه زنبوري با توجه به استفاده روز افزون اين تيرها از اهميت بالايي برخوردار مي¬باشد. همچنين در سال¬هاي اخير الگوريتم¬هاي فراكاوشي بسيار خوبي ايجاد شده و براي بهينه سازي مورد استفاده قرار گرفته¬اند. در اين پژوهش دو رويكرد متفاوت براي بهينه سازي تيرهاي لانه زنبوري با تابع هدف هزينه استفاده شده است. در رويكرد اول بهينه سازي تيرهاي لانه زنبوري با سوراخ دايره¬اي و شش ضلعي با تابع هدف هزينه با استفاده از طراحي به روش مقاومت نهايي انجام شده است. 4 الگوريتم فراكاوشي SSOA, IS-Jaya, PGO, ST-JA كه به تازگي ايجاد شده¬اند براي بهينه سازي تيرهاي لانه زنبوري استفاده شده است. نتايج به دست آمده نشانگر عملكرد خوب اين الگوريتم¬ها در بهينه سازي تيرهاي لانه زنبوري در مقايسه با الگوريتم¬هاي موجود قبلي مي¬باشد. در رويكرد دوم، بهينه سازي تيرهاي لانه زنبوري با سوراخ شش ضلعي با تابع هدف هزينه با استفاده از تحليل به روش المان¬هاي محدود صورت گرفته است. در اين رويكرد 3 نوع بهينه سازي به طور همزمان صورت گرفته است. ابتدا در تحليل به روش اجزاء محدود بهينه سازي انجام شده است. به اين صورت كه گره ها و المان ها با استفاده از الگوريتم هاي موجود در تئوري گراف¬ها به صورت بهينه شماره گذاري شده است كه در نتيجه ماتريس سختي نزديك بهينه و به صورت نوار قطري باريك به دست آمده و حجم و زمان محاسبات بسيار كاهش يافته است. در بهينه سازي مرحله دوم، الگوريتم فراكاوشي PSO براي يافتن جواب بهينه بر اساس روش اجزاء محدود استفاده شده است. در نهايت نيز با استفاده از پردازش موازي در كد نوشته شده و با استفاده از ابر كامپيوتر، محاسبات به صورت موازي انجام شده و باعث كاهش بسيار چشمگيري در زمان لازم براي تحليل به روش اجزاء محدود و بهينه يابي گرديده است. به دليل رفتار تيرهاي لانه زنبوري كه بسيار شبيه به خرپاي ويرنديل مشابه خود مي¬باشد و معمولا تنش خطي نمي¬باشد و به دليل اينكه معمولاً تئوري ساده خمش حاكم بر اين تيرها نمي¬باشد، نتايج بهينه يابي به روش اجزاء محدود تابع هدف هزينه بيشتري داشته ولي با توجه به اختلاف زياد در تنش و جابجايي به وجود آمده در اين تيرها از دو روش مقاومت نهائي و اجزاء محدود، نتايج مربوط به بهينه¬سازي با استفاده از روش اجزاء محدود واقع بينانه¬تر و نزديك به رفتار واقعي در تيرهاي لانه زنبوري مي¬باشد.

211871

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي عمران - گرايش سازه

دكتر علي كاوه