رویکردهای نوین در مهندسی عمران

رویکردهای نوین در مهندسی عمران

بررسی عملکرد الگوریتم‌های فراکاوشی در بهینه‌سازی خرپای دو بعدی (الگوریتم ژنتیک)

نوع مقاله : مقاله علمی-پژوهشی

نویسندگان
1 گروه آموزشی عمران و معماری،دانشکده فنی و مهندسی، موسسسه آموزش عالی شمس گنبد کاووس،ایران
2 گروه عمران و معماری ،دانشکده فنی و مهندسی، موسسه غیرانتف شمس گنبد کاووس،ایران
چکیده
بهینه سازی سازه های خرپایی شامل بهینه سازی توپولوژی، شکل و سطح مقطع(سایز) اعضای خرپا، در طول سالیان گذشته مورد توجه محققین مختلف قرار گرفته است. هدف از این مطالعه بهینه سازی سایز گسسته و پیوسته خرپاهای دوبعدی با توپولوژی و شکل ثابت می‌باشد. برای این منظور سطح مقطع تمامی اعضا به عنوان متغیرهای طراحی و کمینه کردن وزن سازه به عنوان تابع هدف انتخاب می‌شود و قیود مسأله شامل محدودیتهای مربوط به تغییر مکان گره ها و تنش موجود در اعضا می‌باشد که مقادیر مجاز با استفاده از شرایط مسأله تعیین می‌گردد. در این مطالعه برای بهینه سازی خرپا از الگوریتم ژنتیک استفاده می‌شود. جهت آنالیز سازه و بدست آوردن نیروهای اعضا و جابه‌جایی گره ها از نرم افزار تحلیل سازه OpenSeesاستفاده می‌شود که به نحو مناسبی این نرم افزار با کد الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ازدحام ذرات تهیه شده در نرم افزار MATLAB مرتبط می‌شود. در این پژوهش، بهینه سازی 2 خرپای دو بعدی شامل خرپای شش گره ای ده عضوی، هشت گره ای پانزده عضوی مورد بررسی قرار می‌گیرد و نتایج حاصل از این پژوهش با نتایج مقالات گذشته مقایسه می‌گردد. نتایج مقایسه نشان میدهد در سایزهای گسسته طرح های حاصل از الگوریتم ژنتیک عموماً اقتصادی تر از سایر طرح ها می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

1-Arora, JS., and Haug, EJ., “Applied Optimal Design for Mechanical and Structural Systems”, WileyInterscience Publication, New York, 1979.
2-Deb, K., and Gulati, ST., “Design of truss-structures for minimum weight using genetic algorithms”, Finite Elem Anal Des, vol. 37, pp. 447-465, 2001.
3-Ohsaki, M., “Simultaneous optimization of topology and geometry of a regular plane truss”, Computer and Structures, vol. 66, pp. 69-77, 1998. s
4- Rajeev, S., and Krishnamoorthy, CS., “Discrete optimization of structures using genetic algorithm”,J StructEng ASCE, vol. 118(5), pp. 1225-1233, 1992.
5- Hajela, P., and Lee, E., “Genetic Algorithms in Truss Topological Optimization”, International Journa of Solids Structures, vol. 32, pp. 3341-3357, 1995. l
6- Ohsaki, M., “Genetic Algorithm for Topology Optimization of Trusses”, Computer & Structures, vol. 57, pp. 219-225, 1995.
7-Camp, C., Pezeshk, S., and Cao, G., “Optimized design of two-dimensional structure using genetic algorithm”, J StructEng, ASCE, vol. 124, pp. 551-559, 1998.
8-Gen, M., and Cheng, R., “Genetic algorithm and engineering design”, John Wiley and Son, 2000.
9-Kaveh, A., and Kalatjari, V., “Genetic Algorithm for Discrete-Sizing Optimal Design of Trusses Using the Force Method”, Int J Numer Meth Eng, vol. 55, pp. 55-72, 2002.
10- Kameshki, E., and Saka, M., “Optimum design of nonlinear steel frames with semi-rigid connections using a genetic algorithm”, Computers & Structures, vol. 79(17), pp. 1593-1604, 2001.
11- Fourie, P., and Groenwold, A., “The particle swarm optimization algorithm in size and shape
optimization”, Structural and Multidisciplinary Optimization, vol. 23(4), pp. 259-267, 2002.
12- Hayalioglu, M., and Degertekin, S., “Minimum cost design of steel frames with semi-rigid connections and column bases via genetic optimization”, Computers & structures, vol. 83(21), pp. 1849-1863, 2005