این بسته شامل 8 پایان نامه در زمینه بهینه سازی سازه ها می باشد که به صورت فایل word و pdf در اختیار شما قرار میگیرد.

تمامی پایان نامه ها مربوط به سال 90 به بعد می باشد.

 

بهینه‌سازی توپولوژی سازه های فضاکار با استفاده از تیپ بندی موثر اعضا و روش بهینه‌سازی جستجوی گرانشی اصلاح شده

چکیده

سازه های فضاکار از جمله سازه های سه بعدی با شکل خاص می باشند. اغلب سازه های فضاکار را می توان به شبکه ها، گنبدها و چلیک ها دسته بندی کرد. شبکه دولایه یک مثال کلاسیک در رابطه با سازه های فضاکار به حساب می آید. با پیشرفت ابزارهای محاسباتی و افزایش سرعت کامپیوترهای پیشرفته، برای ارائه یک محصول قابل رقابت، بحث بهینه سازی یک ابزار لازم الاجرا در پروسه طراحی به حساب می آید. عموماً بهینه سازی سازه ها می تواند در سه شاخه اندازه، شکل هندسی و توپولوژی پیگیری شود. در این مطالعه برای بهینه سازی توپولوژی شبکه ی دولایه و سه لایه دو روش موثر ارائه شده است. روش اول به وسیله ی اصلاح الگوریتم جستجوی گرانشی به دست می آید که MGSA نامیده شده است. روش دوم یک الگوریتم دومرحله ای با نام ESO-GPS است که حاصل ترکیب روش های بهینه سازی تکاملی (ESO) و الگوریتم اجتماع ذرات گرانشی (GPS) می باشد. برای رسیدن به الگوریتم MGSA در هر تکرار اجرام برتر شناسایی شده و به عنوان رهبر گروه انتخاب می شوند. دیگر اجرام به صورت تصادفی در این گروه ها قرار می گیرد بطوری که در هر گروه اجرام خوب و بد بصورت تقریباً مشابه موجود باشد. برای رسیدن به موقعیت جدید برای هریک از نمونه ها در این الگوریتم، فقط رهبر گروه می تواند به بقیه اجرام آن گروه نیرو وارد کند. در الگوریتم ESO-GPS ابتدا توسط الگوریتم ESO یک بهینه سازی اندازه برای شبکه دولایه و سه لایه انجام می شود سپس نتایج خروجی ESO برای ارتقای الگوریتم GPS مورد استفاده قرار می گیرد. الگوریتم GPS برای تشخیص توپولوژی بهینه ی سازه های با مقیاس بزرگ و همچنین با متغیرهای گسسته استفاده می‌شود که در آن موقعیت جدید نمونه ها با سرعت جدید PSO و شتاب الگوریتم GSA بدست می آید. تابع هدف در بهینه سازی توپولوژی مینیمم کردن وزن سازه تحت قیودی مانند جابه جایی گره ها، تنش حداکثر اعضا و ضریب لاغری اعضا می باشد. همچنین در این مطالعه برای کاهش فضای جستجو یک روش موثر برای تیپ بندی اعضا ارائه شده است. در این استراتژی پروفیل بدست آمده برای هر تیپ حاصل از الگوریتم MGSA یا GSA، برای المان هایی که نیروی داخلی آنها کمتر از یک مقدار مشخص است، یک یا دو شماره کاهش می یابد. در مسائل حل شده بهینه سازی توپولوژی شبکه دولایه و سه لایه توسط الگوریتم های GSA، MGSA، GPS، ESO-GPS بدست آمده است. نتایج عددی نمایان گر موثر بودن الگوریتم MGSA و ESO-GPS و همچنین بهبود یافتن تیپ بندی سازه با ارائه استراتژی جدید برای تیپ بندی سازه های بزرگ مقیاس، می باشد.

فصل اول 1 
مقدمه 1 
1-1- مقدمه 1 
1-2- بهینه سازی 2 
1-2-1- پیاده‌ سازی الگوریتم‌های فراابتکاری 4 
1-3- کاربردهای بهینه سازی در مهندسی 5 
1-3-1- شکل عمومی مسائل بهینه سازی مهندسی 5 
1-3-2- دسته¬بندی مسائل بهینه سازی مهندسی 6 
1-4- ساختار پایاننامه¬ی پیش رو 7 
فصل دوم 9 
معرفی سازه¬های فضاکار 9 
2-1- مقدم¬های بر سازه¬های فضاکار 9 
2-1-1- انواع سازه¬های فضاکار گسسته 10 
2-1-1-1- شبکه¬ها 10 
2-1-1-2- شبکه¬های دولایه 12 
2-1-1-3- چلیک¬ها 13 
2-1-1-4- گنبدها 14 
2-1-2- پیکربندی سازه¬های فضاکار و جبرفرمکس¬ها 17 
2-1-3- مزایای سازه¬های فضاکار 18 
فصل سوم 21 
تاریخچه بهینه سازی توپولوژی و معرفی برخی از روش¬های آن در محیط¬های پیوسته 21 
3-1- مقدمه 21 
3-2- تاریخچه بهینه سازی توپولوژی 21 
3-3-1- الگوریتم بهینه سازی تکامل (ESO) 26 
3-3-2- خاستگاه شهودی روش ESO 26 
3-3-3- دستورالعمل ابتدایی روش ESO 28 
3-3-4- روند تکاملی و بهبود روش بهینه¬سازی تکاملی سازه¬ها 29 
عنوان صفحه 
3-3-5- ترکیب روش ESO با دیگر تکنیک¬های محاسباتی و روش¬های بهینه سازی 30 
3-4- تاریخچه بهینه سازی و بهینه سازی توپولوژی در سازههای فضاکار 31 
فصل چهارم 33 
الگوریتم جستجوی گرانشی (GSA) و دیگر الگوریتم¬های اکتشافی مورد مطالعه در این تحقیق 33 
4-1- الگوریتم جستجوی گرانشی 33 
4-1-1- نیروی گرانش در طبیعت 34 
4-2- الگوریتم اجتماع ذرات گرانشی 39 
4-3- الگوریتم سیستم جستجوی ذرات باردار(CSS) 41 
4-4- الگوریتم رقابت استعماری 43 
فصل پنجم 47 
اصلاح الگوریتم جستجوی گرانشی و کاربرد آن در بهینه سازی توپولوژی شبکه¬های تخت دولایه و سه لایه 47 
5-1- مقدمه 47 
5-2- الگوریتم جستجوی گرانشی اصلاح شده (MGSA) 47 
5-3- کاربرد الگوریتمهای جستجوی گرانشی اصلاح شده در بهینه¬سازی و بهینه سازی توپولوژی شبکههای دولایه و سه¬لایه 54 
5-3-1- تابع هدف 55 
5-3-2- متغیرهای مساله 56 
5-3-2-1- متغیر وجود و عدم وجود گره¬های شبکه پایین 56 
5-3-3- قیود مسئله 59 
5-3-3-1- قیود تنش 60 
5-3-3-2- ضریب نقض محدودیت و تبدیل تابع هدف مقید به تابع نامقید 62 
فصل ششم 65 
استراتژی جدید در گروه¬بندی اعضا و ارائه روش دومرحله¬ای بهینه سازی توپولوژی 65 
6-1- ارائه استراتژی جدید در گروه¬بندی اعضا 65 
6-2- روش دو مرحله¬ای جهت انجام بهینه سازی توپولوژی 67 
6-2-1- مراحل گام به گام الگوریتم بهینه سازی تکاملی سازه¬ها 68 
عنوان صفحه 
6-3- روش دو مرحله¬ای ESO-GPS 68 
فصل هفتم 73 
مثالهای عددی 73 
-1- مقدمه: 7 73 
7-2- مثالهای عددی 74 
7-2-1- مثال اول 75 
7-2-2- مثال دوم 75 
7-2-3- مثال سوم 76 
7-3- نتایج بهینه سازی شبکه¬های تخت دولایه و سه¬لایه با الگوریتم ESO 77 
7-4-1- نتایج الگوریتم¬های GSAو MGSA، در بهینه سازی توپولوژی شبکه دولایه مثال اول: 82 
7-4-2- نتایج الگوریتم¬های GSAو MGSA، در بهینه سازی توپولوژی شبکه دولایه ( مثال دوم): 85 
7-4-3- نتایج الگوریتم¬های GSAو MGSA، در بهینه سازی توپولوژی شبکه سه¬لایه ( مثال سوم): 92 
7-5- نتایج الگوریتم¬های GPS و ESO-GPS در بهینه سازی توپولوژی شبکه دولایه و سه لایه: 97 
7-5-1- نتیجه حل مثال اول 97 
7-5-2- نتیجه حل مثال دوم 100 
7-5-3- نتیجه حل مثال سوم 105 
7-6-1- مدل سازی سازه در SAP 113 
7-6-2- مقایسه نتایج با کارهای پیشین 115 
فصل هشتم 119 
نتیجه¬گیری کلی و پیشنهادات 119 
8-1- خلاصه و نتیجه¬گیری 119 
8-2- پیشنهادها، جهت انجام تحقیقات آتی 120 
مراجع 123 

بهینه سازی توپولوژی سازه های فضاکار با استفاده از یک روش بهینه سازی پیشرفته

چکیده

بهینه سازی در تمام رشته های مهندسی نقش مهمی را ایفا می کند در سال های اخیر به دلیل پیشرفت فراوان در علوم کامپیوتر و دسترسی آسان به کامپیوتر های پر سرعت، پیشرفت های فراوانی در روش های بهینه سازیِ ابتکاری و فرا ابتکاری به وجود آمده است از دیدگاه مهندسی عمران بهینه سازی به سه بخش عمده شامل بهینه سازی توپولوژی، اندازه و شکل تقسیم می شود سازه های فضاکار به آن دسته از سازه های برگرفته از طبیعت اتلاق می شود که ماهیتا دارای رفتار و عملکرد سه بعدی می باشد و به همین دلیل قابلیت پوشاندن دهانه های بزرگ با ستون های کمتر را دارا می باشند با توجه به پر عضو بودن سازه های فضاکار، انتخاب یک توپولوژی مناسب می تواند تاثیر به سزایی در کاهش وزن و در نتیجه کاهش هزینه های ساخت و اجرای این سازه ها داشته باشد در مسائل متداول بهینه سازی توپولوژی سازه های فضاکار، وزن سازه با در نظر گرفتن قید های تنش (یا نیرو)، خدمت پذیری، و لاغری حداقل می شود الگوریتم بهینه سازی کرم شبتاب یکی از روش های فرااکتشافی است که برگرفته از رفتار جمعی کرم های شبتاب می باشد و در آن از قوانین فیزیک درباره جذب نور استفاده شده است در این تحقیق به بهینه سازی توپولوژی و اندازه سازه های فضاکار با استفاده از الگوریتم کرم شبتاب پرداخته شده است برنامه بهینه سازی در محیط متلب نوشته شده است هدف در این تحقیق مقایسه نتایجِ مربوط به دو نوع قیود برگرفته شده در طراحی به روش ASD و LRFD می باشد این مهم با ذکر مثال هایی و تشریح فرآیند بهینه سازی به خوبی نشان داده شده است

صفحه عنوان 
۱- فصل اول: کلیات ۱
۱-۱مقدمه ۲
۲-۱ بیان مساله ۳
۳-۱ مروری مختصر بر مطالعات گذشته ۴
۴-۱ مطالعه حاضر ۶
۵-۱ اهداف پیشبینی شده ۸
۶-۱ فرضیات ۸
۷-۱ ساختار پایان نامه ۸
۲- فصل دوم: مبانی تحلیل و طراحی سازه فضاکار ۱۰
۱-۲ مقدمه ای بر سازه های فضاکار ۱۱
۲-۱-۱ انواع سازه های فضاکار گسسته ۱۱
۱-۱-۱-۲شبکه ها ۱۲
۲-۱-۱-۲ شبکه های دولایه ۱۴
۳-۱-۱-۲ چلیک ها ۱۵
۴-۱-۱-۲ گنبد ها ۱۷
۲-۱-۲ پیکربندی سازه های فضاکار و جبر فرمکسی ۱۹
۲-۱-۳ مزایای سازه های فضاکار ۲۰
۲-۲ تحلیل سازه فضاکار مشبک دولایه ۲۱
۳-۲ طراحی سازه های فضاکار ۲۲
۱-۳-۲ مقدمه ۲۲
۲-۳-۲ تنش های مجاز فشاری در روش تنش مجاز ۲۲
۳-۳-۲ مقاومت فشاری در روش حالت حدی ۲۳
۴-۳-۲ کنترل خدمت پذیری ۲۳
۳- فصل سوم: مبانی بهینه سازی سازه های فضاکار ۲۴
۳-۱ مقدمه ۲۵
۳-۲ بهینه سازی سازه های فضاکار ۲۵
۳-۳ مسئله بهینه سازی سازه های فضاکار ۲۷
۳-۳-۱ متغیر های طراحی ۲۷
۳-۳-۲ تابع هدف ۲۸
۳-۳-۳ محدودیت های طراحی ۲۹
۱-۳-۳-۳ قیود طراحی ۲۹
۲-۳-۳-۳ قیود تنش یا نیرو ۲۹
۳-۳-۳-۳ قیود خدمت پذیری ۳۰
۴-۳-۳-۳ قیود لاغری ۳۰
۴-۳-۳ روش های حل مسئله بهینه سازی ۳۱
۳-۳-۴-۱ روش های مستقیم ۳۱
۳-۳-۴-۲ روش های غیر مستقیم ۳۲
۳-۳-۴-۳ تابع شبه هدف ۳۳
۴-۳ حل مسئله بهینه سازی ۳۳
۳-۴-۱ الگوریتم کرم شبتاب ۳۸
۳-۴-۱-۱ تاریخچه ۳۹
۲-۱-۴-۳ تئوری الگوریتم کرم شبتاب ۳۹
۳-۱-۴-۳ مراحل اجرایی الگوریتم FA ۴۱
۳-۴-۱-۴ شبه کد الگوریتم کرم شبتاب ۴۲
۳-۴-۱-۵ گسسته سازی کرم شبتاب ۴۳
۴- فصل چهارم: مثال های عددی ۴۵
۱-۴ مقدمه ۴۶
۴-۲ صحت سنجی کد بهینه سازی ۴۶
۴-۳ بهینه سازی اندازه ۴۷
۴-۳-۱ خرپاهای دو بعدی ۴۷
۴-۳-۱-۱ خرپای ۱۰ عضوی ۴۷
۲-۱-۳-۴خرپای ۱۷ عضوی ۵۱
۴-۳-۱-۳ خرپای ۱۸ عضوی ۵۳
۴-۳-۱-۴ خرپای ۵۲ عضوی ۵۶
۴-۳-۲ خرپاهای سه بعدی ۶۰
۴-۳-۲-۱ خرپای ۲۲ عضوی ۶۰
۲-۲-۳-۴ خرپای ۲۵ عضوی ۶۴
۳-۲-۳-۴ خرپای ۷۲ عضوی ۶۹
۴-۳-۲-۴ سازه گنبدی ۱۲۰ عضوی ۷۴
۴-۴ بهینه سازی توپولوژی و اندازه ۷۹
۴-۴-۱ خرپای دو بعدی ۸۰
۴-۴-۱-۱ خرپای مستوی ۶ گره ای ۸۰
۴-۴-۱-۲ خرپای ۳۹ عضوی ۸۴
۴-۴-۲ خرپای سه بعدی ۸۸
۴-۴-۲-۱ سازه فضاکار تخت دولایه ۲۲۱ گره ای و ۸۰۰ عضوی ۹۱
۱-۱-۲-۴-۴ بهینه سازی اندازه به روش ASD ۹۶
۲-۱-۲-۴-۴ بهینه سازی اندازه و توپولوژی به روش ASD ۹۸
۴-۴-۲-۱-۳ بهینه سازی اندازه به روش LRFD ۱۰۰
۴-۱-۲-۴-۴ بهینه سازی اندازه و توپولوژی به روش LRFD ۱۰۲
۲-۲-۴-۴ سازه فضاکار تخت دولایه ۶۰ X ۶۰ متر ۱۰۴
۴-۴-۲-۲-۱ بهینه سازی اندازه به روش ASD ۱۰۶
۲-۲-۲-۴-۴ بهینه سازی اندازه و توپولوژی به روش ASD ۱۰۸
۴-۴-۲-۲-۳ بهینه سازی اندازه به روش LRFD ۱۱۰
۴-۴-۲-۲-۴ بهینه سازی اندازه و توپولوژی به روش LRFD ۱۱۲
۵- فصل پنجم: نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات ۱۱۴
۵-۱ مقدمه ۱۱۵
۲-۵ نتیجه گیری ۱۱۵
۵-۳ ارائه پیشنهادات ۱۱۶
مراجع ۱۱۸

 

بهینه‌سازی ستون و قاب تحت کمانش غیرخطی با روش بهینه‌سازی تکاملی سازه‌ها

چکیده

امروزه به دلیل استفاده روز افزون از سازه ها در مقاصد و شرایط مختلف مسئله بهینه سازی آنها مورد توجه ‌خاصی قرار گرفته است تحقیق در این باره منجر به پیدایش روش های خاصی از بهینه سازی شده است که ‌بارزترین این روش ها، یک روش نیمه نظری، نیمه تجربی به نام بهینه سازی تکاملی سازه یا ‌ ESOاست، در ‌این روش حرکت تدریجی از سازه اولیه به سمت سازه بهینه صورت می گیرد بطور کلی این روش بر اساس ‌روند ساده ای استوار است که با در نظر گرفتن کلیه شرایط حاکم بر سازه از قبیل شرایط ساختگاهی، تکیه ‌گاهی، بارگذاری و با حذف تدریجی مصالح غیر لازم از سازه، شکل نهایی آن، با توجه به نیازها و انتظارات از ‌تابع هدف ارائه می شود و سازه را به سمت بهترین نوع توزیع، سوق می دهد هدف اصلی ازاین تحقیق، ارائه ‌روندی برای انتخاب شکل سازه بهینه با در نظر گرفتن ابعاد مقطع بصورت متغیرهای نیمه گسسته برای ‌اعضاء فشاری، درحالت یک بعدی و‌ ‌دو بعدی (ستون و قاب) و همچنین پیدا کردن بارکمانش بهینه متناظر با ‌در نظر گرفتن اصول طراحی است روش بهینه سازی ‌ESO‌ روشی است تکرار شونده و تکاملی که به منظور ‌استفاده بهینه از مصالح، توزیع جرم سازه را باز توزیع می کند ‌قیود طراحی مختلفی مانند تنش ، سختی ، فرکانس ، بارکمانشی و می توانند بر یک سازه اعمال شوند و ‌بر حسب اینکه چه قیودی برای طرح در نظر گرفته می شود، معیار عدم کفایت برای حذف مصالح، متفاوت ‌می باشد برای اعضای باریک، اغلب ظرفیت باربری توسط بار کمانشی آن عضو تعیین می گردد در این پایان ‌نامه، نشان داده خواهد شد که بهینه سازی ستون ها و قاب ها در مقابل کمانش به راحتی با استفاده از روند ‌تکاملی قابل حصول است در این پایان نامه بمنظور بررسی دقیق تر ناپایداری در ستون و قاب- که ‌کاربردهای فراوانی در طراحی های مهندسی عمران دارند- لازم دیده شد تا به تحلیل کمانش غیر خطی نیز ‌پرداخته شود در روش تحلیل غیر خطی کمانش، با افزایش گام های اعمال بار تا مرز ایجاد ناپایداری در سازه، ‌می توان نزدیک بواقع تر رفتار سازه را بررسی کرد در پایان با بررسی چند مثال به نتایج مطلوبی با بکار ‌گیری شیوه بهینه سازیESO ‌‌ با در نظر گرفتن کمانش غیر خطی دست پیدا شد‌‌

عنوان 
صفحه 
فصل اول: مقدمه و کلیات  
1-1- مقدمه  
1-2- تاریخچه تحقیقات قبلی در خصوص روش بهینه سازی ESO  
1-3- مروری بر پیشینه بهینه سازی کمانش ستونها و قابها  
1-4- مروری بر پیشینه بهینه سازی بر اساس ضرایب حساسیت  
1-5- رئوس مطالب  
فصل دوم: مقدمه ای بر بهینه سازی 
2-1- مقدمه  
2-2- معرفی مساله بهینه سازی  
2-2-1- بردار طرح  
2-2-2- قیود طراحی  
2-2-3- رویه قید  
2-2-4- تابع هدف  
2-2-5- رویه های تابع هدف  
2-3- تبدیل مساله مقید به نامقید به روش تابع جریمه  
2-4- روشهای متعارف بهینه سازی  
فصل سوم: بهینه سازی ضخامت، هندسه و توپولوژی در ستون ها و قابها  
3-1- مقدمه  
3-2- دسته بندی انواع مختلف بهینه سازی در مهندسی  
3-2-1- متغیرهای طراحی مربوط به مقطع عرضی اعضاء  
3-2-2- متغیرهای مربوط به شکل سازه  
3-2-3- متغیرهای طراحی مربوط به توپولوژی سازه  
3-2-4- متغیرهای مربوط به ماده  
3-3- متغیر های طراحی در نظر گرفته شده در این پایان نامه  
فصل چهارم : بهینه سازی به روش تکاملی سازه ها بر اساس معیار بار کمانشی  
4-1- مقدمه  
4-2- معیارهای بهینه سازی  
4-3- مراحل طراحی یک سازه  
4-4- روند کلی بهینه سازی تکاملی سازه ها  
4-5- بهینه سازی تکاملی با معیار بار کمانشی  
4-6- رفتار کمانشی یک سازه  
4-6-1- فرمول بندی اساسی  
4-6-2- مودهای کمانشی و مسائل آن  
4-6-3- اعداد حساسیت و معیار بهینگی برای بار کمانشی  
4-6-4- اعداد حساسیت و معیارهای بهینگی برای مقادیر ویژه جدا از هم  
4-6-4- 1- اعداد حساسیت برای مقادیر ویژه تکراری و نزدیک به هم  
4-6-4- 1- 1- روش میانگین  
4-6-4- 1- 2- روش اصلاح یافته  
4-7- روند کلی بهینه سازی تکاملی برای سازه¬های تحت کمانش  
4-8- نسبت باز توزیع  
فصل پنجم : روش اجزای محدود در تحلیل بار کمانشی غیر خطی تیر ها و ستونها 
5-1- مقدمه ای بر تحلیل غیر خطی سازه ها  
5-2- مقدمه ای بر روش تحلیلی اجزاء محدود  
5-3- روند کلی روش اجزاء محدود  
‏5-4- مقایسه روش اجزاء محدود با دیگر روش های تحلیل ‏ 
5-5- المان بابل فانکشن برای تحلیل کمانش ستون ها و قاب ها بروش اجزای محدود  
5-5-1- معرفی المان بابل فانکشن BF  
5-5-2- رفتار BF ها و مقادیر بهینه α و β  
5-6- کرنش های گرین  
5-7- معرفی پدیده کمانش  
5-8- آشنایی با کمانش غیر خطی  
5-9- معرفی برخی از انواع راه حل ها در مسائل غیر خطی  
5-9-1- روش نیوتن-رافسون (N-R)  
5-10- آنالیز ناپایداری سازه ها  
5-10-1- سختی هندسی (تنشی) و رابطه کلی برای آن  
5-10-2- فرمول کلی ماتریس سختی هندسی  
5-10-3- ماتریس سختی هندسی جزء خمشی منشوری  
5-11 – محاسبه بارکمانشی  
فصل ششم : ارائه مثالها و بررسی نتایج  
6-1- مقدمه  
6-2- تعریف مساله بهینه سازی بروش ESO جهت بهینه سازی در مثال های ارائه شده  
6-3- تعریف نوع متغیرهای بکار گرفته شده در مساله  
6-4- مختصری در مورد مثال های ارائه شده  
6-5- ارائه مثال ها  
6-5-1- بهینه سازی بروش ESO ستون با شرایط تکیه گاهی مختلف  
6-5-2- قاب پرتال 3 عضوی  
فصل هفتم : نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات  
7-1–بحث و نتیجه گیری  
7-2- ارائه پیشنهادات  
مراجع  
پیوست

 

بهینه‌سازی سازه‌های فضاکار گنبدی با استفاده از الگوریتم‌های بهینه‌سازی و مقایسه الگوریتم‌ها

چکیده

انسان موجودی کمال گراست و خواهان آن است که به موقعیتی بهتر از موقعیت کنونی خویش دست یابد و در طی این فرآیند سوالاتی شامل اینکه موقعیت بهتر کجاست و چه مسیری او را به آرمانش سوق می دهد و به ذهنش خطور می کند، بهینه سازی جوابگوی تمامی این سوالات می باشد و به موقعیت های مختلف ارزش عددی می دهد در طراحی بهینه سازه نیز طراح در تقابل با حالات مختلف آنالیز و کمال گرایی طرح می باشدبه منظور مقایسه روش های پیشرفته بهینه سازی، یک مثال عددی از سازه فضاکار گنبدی 462 عضوی با اتصالات مفصلی در معرض جمعاً 13 ترکیب بار برای رسیدن به حداقل وزن با چهار روش بهینه شده و براساس نتایج بدست آمده بهترین روش بهینه سازی از بین آنها معرفی گردیده استپارامترهای مختلف هندسی سازه تحت باربرف و همچنین بار ثقلی، با استفاده از تحلیل استاتیکی خطی انجام شده و تاشه پردازی این گنبد ها مانند سایر سازه های فضاکار با جبر فرمکسی و نرم افزار Formian و تحلیل سازه با استفاده از نرم افزار2000 Sap صورت گرفته است برای مقدار تنشها، جابجایی گره‌ها و بهینه سازی سازه از نرم‌افزار Matlab استفاده شده است طراحی بهینه سازه و حداقل بارهای طراحی بر اساس ضوابط آیین نامه ی سازه فضاکار، آئین نامه بار گذاری و ترکیب بارها براساس آئین نامه فولاد می باشداز مهمترین نتایج بدست آمده به قابلیت همگرایی و سرعت بالای روش SPSA-PSO و رضایت بخشی پایین روش GA در مقایسه با سایر روش ها می توان اشاره کرد

فصل 1: معرفی و تحليل سازه های فضاکار و آشنایی با مفاهیم بهینه سازی 1 
1-1-1- مقدمه 2 
1-1-2- تاريخچه 3 
1-3-خصوصيات و قابليتهاي سازه‌هاي فضاکار 4 
1-1-4- طبقهبندی جامع سازههای فضاکار 6 
1-1-5- طبقهبندی اسمی سازههای فضا کار 7 
1-1-6- انواع مدل های سازه های فضاکار 7 
1-1-6-1- تخت 7 
1-1-6-2- قوسی (چلیک ( 8 
1-1-6-3- گنبدی 8 
1-1-6-4- هرمی 10 
1-1-6-5 معماری های خاص وسایر فرم ها : 10 
1-1-7- اجزای سازه های فضا کار 10 
1-1-7-1- انواع سیستم های اتصالات سازه های فضا کار 11 
1-1-7-2- تكيه گاه ها 15 
1-1-8- مونتاژ و نصب سازه فضاکار 16 
1-1-9-انواع پوششهاي سازه فضاکار 16 
1-1-10- مزایای سازه ای، سازه های فضاکار 17 
1-1-11- مزایای معماری در سازه های فضاکار 18 
1-2- آشنايي با مفاهيم بهينه سازي20 
1-2-1- مقدمه 20 
1-2-2-تاريخچه 21 
1-2-3- كاربردهاي بهينه‌‌‌سازي در مهندسي 22 
1-2-4- دسته بندي مسائل بهينه‌سازي مهندسي 23 
1-2-4-1- دسته‌بندي بر مبناي وجود قيدها 23 
1-2-4-2- دسته بندي بر مبناي طبيعت متغيرهاي طراحي 27 
1-2-4-3- دسته بندي بر اساس طبيعت معادلات مربوطه 28 
1-2-5- دسته بندي از ديدگاه مهندسي 31 
1-2-5-1- متغيرهاي طراحي مربوط به مقطع عرضي اعضا 33 
1-2-5-2 متغيرهاي طراحي مربوط به توپولوژي سازه 33 
1-2-5-3- متغيرهاي مربوط به شكل سازه 34 
1-2-5-4- متغيرهاي مربوط به ماده 35 
1-2-6- شكل عمومي مسئله 36 
1-2-7- روش بهينه‌سازي تكراري 37 
1-2-8- وجود يكتايي جواب بهينه 40 
1-2-8-1- مسائل نامقيد 40 
1-2-8-2- مسائل مقيد 42 
1-2-8-3- شرايط كن- توكر 45 
1-3-ساختار پایان نامه 48 
فصل 2: معرفي الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي SPSA-PSO ،SPSA ،PSO ،GA 49
2-1- مقدمه 50 
2-2- معرفي الگوریتم ژنتیک (GA) 52 
2-2-2- مراحل اجرايي الگوريتم GA 55 
2-3- معرفي الگوريتم تقريب‌سازی تصادفی مبتنی بر آشفته‌سازی همزمان (SPSA) 61 
2-3-2- مراحل اجرايي الگوريتم SPSA 66 
2-4- معرفي الگوريتم حركت پرندگان (PSO) 70 
2-4-2- مراحل اجرايي الگوريتم PSO 73 
2-5- معرفي الگوريتم تركيبي SPSA-PSO 77 
2-6- جمع بندی 78 
فصل 3: تاشه پردازی، بهينه سازی و تجزیه و تحلیل نتایج 79 
3-1- مقدمه 80 
3-2- تاشه پردازی سازه فضاکار با نرم افزار فرمین 80 
3-2-1- مقدمه 80 
3-2-2- نحوه تاشه پردازی در فرمین 81 
3-2-3- نحوه برنامه نویسی فرمینی برای سازه های تخت 81 
3-2-4- برماره برنامه فرمین برای سازه تخت، چلیک و گنبدی 83 
3-2-5- نحوه برنامه نویسی فرمینی برای سازه گنبدی 84 
3-2-6- نحوه وارد کردن تاشه مورد نظر در برنامه های اتوکد و sap2000 84 
3-3- بهینه سازی سازه های فضاکار با نرم افزار متلب 85 
3-3-1- مقدمه 85 
3-3-2- شرح برنامه 86 
3-3-3- فرآيند تهيه برنامه 86 
3-3-4- ساختار برنامه 87 
3-3-5- طريقه كار با برنامه 89 
3-4- تحلیل سازه گنبدی مورد مطالعه 100 
3-4-1- مقدمه 100 
4-4-2- معرفی وتحلیل سازه گنبدی مورد مطالعه 100 
3-4-3- بارهای طراحی101 
3-4-4- بار مرده102 
3-4-5-بار برف103 
3-4-6-بار باد105 
3-4-7-تغییرات دما108 
3-5- طراحی سازه های فضاکار108 
3-5-1- تابع هدف109 
3-5-2-محدودیت های طراحی109 
3-5-3-ترکیبات بارگذاری110 

فصل 4: نتیجه گیری 115 
4-1- نتیجه گیری 116 
4-2- پيشنهاد جهت كارهاي تحقيقاتي آينده 117 
پيوست ها 118 
مراجع 129 


 

بهینه سازی اندازه و هندسه سازه های خرپایی با استفاده از ترکیب الگوریتم محاسبات DNA و روش تقریب سازی محدب عمومی (GCA)

چکیده

امروزه بهینه سازی نقش مهمی در حل بسیاری از مسائل مهندسی از جمله مهندسی سازه ایفا می کند. به همین جهت با رشد و توسعه علم کامپیوتر، روش های بهینه سازی فراوانی ابداع گردیده است. در سال های اخیر بهینه سازی سازه های خرپایی به دلیل کاربرد فراوان این سازه ها و ساختار ساده و آنالیز سریع آن ها، مورد توجه قرار گرفته است. الگوریتم محاسبات DNA روشی غیر گرادیانی و ناشی از مدل سازی عددی عملکرد محاسبات مبتنی بر DNA توسط کامپیوترهای نوین با حافظه DNA و موسوم به کامپیوترهای مولکولی است که براساس هوش جمعی و با انجام عملیات جستجوی تصادفی از فضای جستجو و ایجاد جمعیت تصادفی اولیه به وسیله مدل سازی عملگرهای محاسبات DNA و اعمال عملگرهایی برگرفته شده از الگوریتم ژنتیک در جهت رسیدن به جواب بهینه برای تابع هدف عمل می کند. روش تقریب سازی محدب عمومی (GCA) یک روش مبتنی بر گرادیان می باشد که با تقریب سازی تابع اصلی و با شروع از یک نقطه به پیدا کردن جواب بهینه با استفاده از گرادیان توابع می پردازد. در این تحقیق جهت بهینه سازی وزن خرپا، مساحت سطح مقطع اعضا به عنوان متغیرهای گسسته توسط الگوریتم محاسبات DNA و مختصات گره های خرپا به عنوان متغیرهای پیوسته توسط روش تقریب سازی محدب عمومی (GCA) بهینه می شوند. بنابراین برای بهینه سازی همزمان اندازه و هندسه سازه های خرپایی، این دو روش به صورت ترکیبی به کار گرفته شده اند و نتایج بدست آمده ناشی از مثال های عددی، نشان دهنده عملکرد مناسب این فرآیند می باشد.

عنوان صفحه
فصل اول: 1
مقدمه و کلیات 1
1-1 مقدمه 2
1-2 کاربرد بهینه سازی در مسائل مهندسی 3
1-3 تاریخچه مسائل بهینه سازی 4
1-4 اهداف اساسی تحقیق 9
فصل دوم: 10
مفاهیم و روش های بهینه سازی 10
2-1 مقدمه 11
2-2 مدل سازی ریاضی مسائل بهینه سازی 11
2-3 انواع دسته بندی تئوری مسائل بهینه سازی 12
2-3-1 دسته بندی بر مبنای وجود قیدها 12
2-3-1-1 مسائل بهینه سازی نامقید 13
2-3-1-2 مسائل بهینه سازی مقید 13
2-3-2 دسته بندی بر مبنای طبیعت متغیرهای طراحی 16
2-3-2-1 مسائل بهینه سازی ایستا 16
2-3-2-2 مسائل بهینه سازی پویا 17
2-3-3 دسته بندی بر مبنای طبیعت معادلات 17
2-3-3-1 مسائل برنامه ریزی خطی 17
2-3-3-2 مسائل برنامه ریزی غیر خطی 17
2-3-3-3 مسائل برنامه ریزی هندسی 18
2-3-3-4 مسائل برنامه ریزی درجه دوم 18
2-3-4 دسته بندی بر مبنای تفکیک پذیری توابع 18
2-3-5 دسته بندی بر مبنای تعداد توابع هدف 18
2-3-6 دسته بندی بر مبنای نوع متغیر 19
2-3-7 دسته بندی بر مبنای تحدب 19
2-4 انواع روش های حل مسائل بهینه سازی 19
2- 4-1 روش های تحلیلی 19
2-4-2 روش های عددی 20
2-4-3 روش های فرا ابتکاری 21
فصل سوم: 24
محاسبات مبتنی بر DNA با کامپیوترهای مولکولی 24
3-1 مقدمه 25
3-2 تاریخچه محاسبات مبتنی بر دی ان ای 25 
3-3 کامپیوترهای مولکولی 26
3-3-1 ساختار ظاهری کامپیوترهای مولکولی 27
3-3-2 تأمین انرژی کامپیوترهای مولکولی 27
3-3-3 اساس پردازش کامپیوترهای مولکولی 28
3-4 مبانی محاسبات مبتنی بر دی ان ای 29
3-5 عملگرهای محاسبات مبتنی بر دی ان ای 31
3-5-1 سینتزیس 31
3-5-2 لیگیشن 31
3-5-3 واکنش زنجیری پلیمریس 32
3-5-4 ژل الکتروفورسیس 33
3-5-5 جداسازی وابستگی 34
3-6 حل مسئله فروشنده دوره گرد به روش محاسبات مبتنی بر DNA با کامپیوترهای مولکولی 35
3-6-1 تشریح مسئله 35
3-6-2 گام های حل مسئله 35
3-6-3 بررسی یک مثال 36
3-7 مزایا و معایب استفاده از محاسبات مبتنی بر DNA با کامپیوترهای مولکولی 40
فصل چهارم: 42
آشنایی با مفاهیم الگوریتم محاسبات DNA و روش تقریب سازی محدب عمومی 42 
4-1 مقدمه 43
4-2 الگوریتم محاسبات دی ان ای 43
4-2-1 معرفی الگوریتم محاسبات دی ان ای 44
4-2-2 مراحل الگوریتم محاسبات دی ان ای 45
4-2-2-1 تولید رشته های افراد جمعیت اولیه توسط عملگرهای محاسبات مبتنی بر دی ان ای 45
4-2-2-2 رمزگشایی 46
4-2-2-2-1 رمزگشایی متغیرهای پیوسته 46
4-2-2-2-2 رمزگشایی متغیرهای گسسته 47
4-2-2-3 ارزیابی تابع برازندگی 47
4-2-2-3-1 کمینه سازی مسائل مقید 48
4-2-2-3-2 بیشینه سازی مسائل مقید 48
4-2-2-4 عملگر انتخاب 49
4-2-2-5 عملگر پیوند 50
4-2-2-6 عملگر جهش 51
4-2-2-7 انتخاب نخبه گرا 52
4-2-2-8 معیار همگرایی 52
4-3 تقریب سازی محدب 54
4-3-1 فرآیند کلی حل مسائل بهینه سازی با استفاده از تقریب سازی محدب 54
4-3-2 روش های تقریب سازی محدب 56
4-3-2-1 روش برنامه ریزی ترتیبی 56
4-3-2-2 روش برنامه ریزی درجه دو ترتیبی 56
4-3-2-3 روش خطی سازی محدب 57
4-3-2-4 روش مجانب های محرک 59
4-3-2-5 روش تقریب سازی محدب عمومی 61
4-3-3 حل زیر مسائل تقریب سازی شده محدب 65
4-3-3-1 حل مسائل نامقید به روش نیوتن 65
4-3-3-1-1 روش شبه نیوتن (دیویدون- فلچر- پاول) 66
4-3-3-1-2 تعیین طول گام به روش آرمیجو 67
4-3-3-1-3 معیار همگرایی 68
4-3-3-2 حل مسائل مقید به روش تابع جریمه خارجی 68
فصل پنجم: 71
بهینه سازی اندازه و هندسه سازه های خرپایی با استفاده از ترکیب الگوریتم محاسبات DNA و روش تقریب سازی محدب عمومی 71
5-1 مقدمه 72
5-2 انواع بهینه سازی سازه های خرپایی 72
5-2-1 بهینه سازی اندازه 73
5-2-2 بهینه سازی هندسه 73
5-2-3 بهینه سازی توپولوژی 73
5-3 تعریف مسئله بهینه سازی سازه های خرپایی 74
5-3-1 تابع هدف مسئله بهینه سازی سازه های خرپایی 75
5-3-2 قیود مربوط به مسئله بهینه سازی سازه های خرپایی 76
5-3-2-1 قیود مربوط به تنش اعضا 76
5-3-2-2 قیود مربوط به تغییر مکان درجات آزادی گره های خرپا 77
5-3-2-3 قیود مربوط به ضریب لاغری اعضا 77
5-3-3 تابع هدف اصلاح شده با استفاده از تابع جریمه خارجی 78
5-3-4 تابع برازندگی 79
5-4 ترکیب الگوریتم محاسبات DNA و روش تقریب سازی محدب عمومی 79
فصل ششم: 81
مثال های عددی 81
6-1 مقدمه 82
6-2 خرپای 15 عضوی 82
6-3 خرپای 25 عضوی 85
6-4 خرپای 18 عضوی 88
6-5 خرپای 39 عضوی 91
6-6 خرپای 47 عضوی 96
فصل هفتم: 101
نتیجه گیری و پیشنهادها 101
7-1 مقدمه 102
7-2 پیشنهادها 102
منابع و مآخذ 103

 

بهینه‌سازی توپولوژی سازه‌های فضاکار دولایه با استفاده از روش بهینه‌سازی اجتماع کرم شب تاب

چکیده

بهینه سازی توپولوژی سازه های گسسته و بهینه سازی اندازه سطح مقطع خرپاها ، 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 پایان نامه، الگوریتم بهینه سازی اجتماع کرم شب تاب جهت بهینه سازی توپولوژی سازه های گسسته (شبکه های دولایه) و بهینه سازی اندازه سطح مقطع خرپاها، با در نظر گرفتن قیود مختلف استفاده شده است. این الگوریتم بهینه سازی از زندگی کرم شب تاب الهام گرفته شده است. شیوه ی خاص زندگی کرم شب تاب انگیزه ی توسعه ی این الگوریتم بهینه ساز تکاملی است. شبیه سایر روش ها، GSO کار خود را با یک جمعیت اولیه تصادفی آغاز می کند. به منظور استفاده از کرم شب تاب می بایست در ابتدا تعدادی کرم شب تاب وتعداد نسل مشخص گردد. به تعداد کرم های شب تاب، یک جمعیت تصادفی از متغیر های طراحی در نظر گرفته می شود و تابع هدف برای هر کدام محاسبه می شود، از بین این جمعیت بهترین پاسخ که در اینجا پاسخ دارای کمترین وزن است انتخاب شده و به عنوان داده های ابتدایی نسل بعد در نظر گرفته می شود. این کار تا آنجا انجام می شود که با رفتن به گام(نسل) بعد تغییر چندانی در متغیر های طراحی ایجاد نشود.در بهینه سازی توپولوژی شبکه های دولایه، وزن سازه تحت بارهای استاتیکی با در نظر گرفتن قیود تنش، ضریب لاغری و جابجایی حداقل می شود. هندسه سازه، موقعیت تکیه گاه ها و مختصات گره ها ثابت نگه داشته، در حالی که وجود یا عدم وجود گره های پایین و نیز سطح مقطع اعضا به عنوان متغیرهای طراحی انتخاب شده است. از خاصیت تقارن سازه برای گروه بندی گره ها که منجر به کاهش فضای طراحی می شود استفاده می شود. از طریق مثال های عددی، بهینه سازی توپولوژی معمولی شبکه های دولایه با GSO و بهینه سازی اندازه سطح مقطع خرپای دو بعدی به دست آمده است. نتایج عددی بدست آمده کارایی مناسب روش GSO برای بهینه سازی توپولوژی سازه های گسسته و بهینه سازی اندازه سطح مقطع خرپاها را نشان می دهد.

فهرست مطالب 
عنوان صفحه 
چکیده: د 
فصل اول 1 
1-1 مقدمه: 1 
1-2 اهداف پژوهش: 1 
1-3 فرضیه‌ها(و) پرسش‌های پژوهش: 2 
1-4 روش انجام پژوهش: 3 
فصل دوم 4 
2-1 مقدمه: 4 
2-2 بهینه سازی توپولوژی: 5 
2-3 انواع روش‌های بهینه سازی توپولوژی: 6 
2-4 الگوریتم بهینه ساز اجتماع کرم شب تاب (GSO) 9 
2-5 پیشینه پژوهش‌های انجام شده: 9 
فصل سوم 12 
3-1 مقدمه: 12 
3-2 معرفی سازه‌های فضاکار: 13 
3-3 مزیت سازه‌های فضاکار: 14 
3-4 انواع سازه‌های فضاکار: 15 
3-4-1 شبکه‌های دولایه: 15 
3-4-2 شبکه‌های سه لایه: 15 
3-4-3 چلیکها: 16 
3-4-4 سازه‌های گنبدی: 16 
3-4-5 سازه‌های تاشو: 16 
3-4-6 سازه‌های بادشو: 17 
3-4-7 پل‌های فضاکار: 17 
3-4-8 سازه‌های ماهواره‌ای: 17 
3-5- اتصالات در سازه‌های فضاکار: 19 
3-6 تحلیل و طراحی سازه‌های فضاکار: 20 
3-6-1 مدل سازی به صورت خرپای فضایی: 21 
3-6-2 مدل سازی به صورت صفحه: 21 
3-6-3 مدل سازی به صورت شبکه تک لایه: 22 
3-6-4 تحلیل استاتیکی: 22 
3-6-5 جداسازی وتقارن در تحلیل شبکه‌های فضایی: 23 
3-7 بهینه سازی: 24 
3-7-1 مفهوم بهینه سازی: 24 
3-7-2 شکل عمومی مسائل بهینه سازی مهندسی: 25 
3-7-3 دسته بندی مسائل بهینه سازی مهندسی: 26 
3-7-4 روش‌های بهینه سازی: 27 
3-7-4-1 روشهاي تصویري: 29 
3-7-4-2 روش‌های تحلیلی یا کلاسیک 29 
3-7-4-3 روش‌های خاص 30 
3-7-4-4 روش‌های عددی: 30 
3-7-4-5 روش‌های مدرن یا کاشفه‌ای: 31 
3-7-5 الگوریتم ژنتیک 32 
3-8 الگوریتم بهینه ساز اجتماع کرم شب تاب : 34 
3-8-1 مقدمه: 34 
3-8-2 تعریف و تاریخچه روش GSO: 36 
3-8-2-1 توزیع اولیه کرم های شب تاب : 38 
3-8-2-2 فاز به روز رسانی لوسی فرین: . 38 
3-8-2-3 فاز به روز رسانی محل سکونت 38 
3-8-2-4 فاز به روز رسانی محدوده همسایگی 40 
3-8-3 مراحل گام به گام بهینه سازی به روش اجتماع کرم شب تاب(GSO) 41 
3-9 بهینه‌سازی شبکه‌های دولایه: 42 
3-9-1 مقدمه: 42 
3-9-2 متغیر وجود و عدم وجود گره‌های شبکه پایین: 43 
3-9- 3- قیودمسئله بهینهساز: 45 
فصل چهارم 48 
نتایج و بحث 48 
4-1- مقدمه: 48 
4-2- بهینه‌سازی اندازه و توپولوژی شبکه تخت دولایه 10*10 با استفاده از الگوریتم اجتماع کرم شب تاب: 48 
4-2-1 حالت اول: 50 
4-2-2- حالت دوم: 51 
4-2-3- مقایسه بهینه سازی اندازه و بهینه سازی توپولوژی و مقایسه با روش های پیشین: 53 
4-3- بهینه سازی اندازه سطح مقطع خرپای دوبعدی ده المانی با استفاده از الگوریتم اجتماع کرم شب تاب: 54 
4-3-1- مقایسه روش ها در بهینه سازی اندازه سطح مقطع خرپای دو بعدی ده المانی: 57 
4-4- بهینه سازی اندازه سطح مقطع خرپای دوبعدی هفده المانی با استفاده از الگوریتم اجتماع کرم شب تاب: 58 
4-4-1- مقایسه روش ها در بهینه سازی اندازه سطح مقطع خرپای دو بعدی هفده المانی: 60 
4-5- بهینه سازی اندازه سطح مقطع خرپای دوبعدی پنجاه و دو المانی با استفاده از الگوریتم اجتماع کرم شب تاب: 61 
4-5-1- مقایسه روش ها در بهینه سازی اندازه سطح مقطع خرپای دو بعدی پنجاه و دو المانی: 63 
فصل پنجم 65 
5-1 مقدمه: 65 
5-2 بحث: 65 
5-3 پیشنهاداتی برای مطالعات آینده: 65 
منابع: 67 


 

بهینه‌سازی توپولوژی سازه‌های فضاکار با استفاده از الگوریتم بهینه‌ساز فاخته

چکیده

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، الگوریتم بهینه سازی فاخته (COA) جهت بهینه سازی توپولوژی سازه های گسسته بزرگ مقیاس (شبکه های دولایه)، با در نظر گرفتن قیود مختلف استفاده شده است. این الگوریتم بهینه سازی از زندگی پرنده ای به نام فاخته الهام گرفته شده و توسط رجبیون معرفی گردیده است. شیوه ی خاص زندگی و روش تخم گذاری و تولید مثل این پرنده انگیزه ی توسعه ی این الگوریتم بهینه ساز تکاملی است. شبیه سایر روش ها، COA کار خود را با یک جمعیت اولیه تصادفی آغاز می کند. جمعیت فاخته ها در جوامع مختلف در دو نوع: فاخته های بالغ و تخم ها است. تلاش برای زنده ماندن در میان فاخته ها به منزله اساس کار COA می باشد. در طول رقابت برای بقا برخی از فاخته ها یا تخم هایشان می میرند. جوامعی از فاخته که جان سالم به درمیبرند به یک محیط بهتر مهاجرت و در آنجا شروع به تولید مثل و تخم گذاری می کنند.در بهینه سازی توپولوژی شبکه های دولایه، وزن سازه تحت بارهای استاتیکی با در نظر گرفتن قیود تنش، ضریب لاغری و جابجایی حداقل می شود. هندسه سازه، موقعیت تکیه گاه ها و مختصات گره ها ثابت نگه داشته، در حالی که وجود یا عدم وجود گره های پایین و نیز سطح مقطع اعضا به عنوان متغیرهای طراحی انتخاب شده است. از خاصیت تقارن سازه برای گروه بندی گره ها که منجر به کاهش فضای طراحی می شود استفاده می شود. از طریق مثال های عددی، بهینه سازی توپولوژی معمولی شبکه های دولایه با COA به دست آمده است. نتایج عددی بدست آمده کارایی مناسب روش COA برای بهینه سازی توپولوژی سازه های گسسته بزرگ مقیاس را نشان می دهد.

فصل اول 9 
مقدمه 9 
1-1 -بهینه‌سازی 9 
1-2 -سازه فضاکار 2 
1-3 -اهداف پژوهش 3 
1-4 -روش انجام پژوهش 3 
فصل دوم 5 
پیشینه پژوهش 5 
2-1 -بهینه‌سازی توپولوژی 5 
2-2 -سازه‌های فضاکار 6 
2-3- الگوریتم بهینه‌ساز فاخته 7 
فصل سوم 9 
مواد و روش‌ها 9 
3-1 -سازه فضاکار 9 
3-1-1 – تعریف سازه فضاکار 9 
3-1-2- انواع سیستم شبکه فضایی: 9 
3-1-2-1- اجزای سازه فضاکار در سیستم مرو 16 
3-1-2-1-1-گوي 16 
3-1-2-1-2-مخروطي 17 
3-1-2-1-3- لوله 17 
3-1-2-1-4-پيچ 18 
3-1-2-1-5-اسليو (غلاف) 19 
3-1-3- انواع مدلهای هندسی سازههای فضاکار: 20 
عنوان صفحه 
3-1-3-1- سازه فضاکار تخت یک یا دولایه 20 
3-1-3-2- چلیکها (شبکههای انحنادار سهموی یا سهلوی و چلیک مرکب) 20 
3-1-3-3- گنبدها (دیاماتیک و ژئودیزیک و گنبدهای چند قوسی و…) 21 
3-1-3-4- سایر اشکال (برجها، هرمها، سهمیهای هذلولی، سیستمهای غشایی، شبکههای کابلی و شبکههای lattic) 22 
3-1-4- نصب سازه فضاکار 23 
3-1-4-1- روش نصب یکپارچه سازه فضاکار: 23 
3-1-4-2- روش نصب بلوکی سازه فضاکار: 23 
3-1-4-3- روش نصب واحدی سازه فضاکار: 24 
3-1-4-4- روش نصب قطعه‌ای سازه فضاکار: 24 
3-1-4- چند نمونه از انواع پوشش سازه‌های فضاکار 24 
3-1-5- مزایای سازه فضاکار 24 
3-1-6- تصاویر و نماهای سازه فضاکار 25 
3-2- روش‌های بهینه سازی 36 
3-2-1- کاربرد بهینه‌سازی 38 
3-2-2- انواع روش‌های بهینه‌سازی توپولوژی 38 
3-2-3- مراحل بهینه‌سازی توپولوژی 39 
3-2-4- کاربرد بهینه‌سازی توپولوژی 40 
3-3- الگوریتم بهینه‌ساز فاخته 45 
3-3-1- مقدمه 45 
3-3-3- جزئیات الگوریتم بهینه‌سازی فاخته 48 
3-3-3-1- روش فاخته ها برای تخم گذاری 49 
3-3-3-2- مهاجرت فاخته‌ها 52 
3-4- بهینه‌سازی شبکه‌های دولایه 55 
3-4-1- مقدمه: 55 
3-4-2- متغیر وجود و عدم وجود گره‌های شبکه پایین 55 
3-4- 3- قیود مسئله بهینه‌ساز 57 
فصل چهارم: 61 
نتایج و بحث 61 
4-1- مقدمه 61 
4-2- بهینه‌سازی اندازه و توپولوژی شبکه تخت دولایه 10*10 با استفاده از COA 61 
4-2-1- حالت اول :مقدار به اندازه 21497 کیلو گرم محاسبه شده است. سازه بهینه در شکل (4-2) نشان داده شده است و نتایج پنج اجرا در جدول (4-3) ارائه شده است. 64 
4-2-2- حالت دوم: مقدار به اندازه 17209 کیلو گرم محاسبه شده است. سازه بهینه در شکل (4-3) نشان داده شده است و نتایج پنج اجرا در جدول (4-4) ارائه شده است. 65 
4-3- بهینه‌سازی اندازه و توپولوژی شبکه تخت دولایه 20*20 با استفاده از COA 66 
4-3-1- حالت اول: سازه زمینه بهینه‌شده در شکل (4-6) نشان داده شده است و وزن آن 97172 کیلوگرم است. 68 
4-3-2- حالت دوم: در این حالت توپولوژی بهینه به‌دست‌آمده با استفاده از COA در شکل (4-7) نشان داده و مقادیر وزن بهینه در پنج اجرا در جدول (4-6) ارائه شده است. 69 
4-4- مقایسه روش های بهینه سازی 70 
4-4-1- مقایسه بهینه سازی اندازه و بهینه سازی توپولوژی 70 
4-4-2- مقایسه ی بین روش های COA با چند روش دیگر 70 
فصل پنجم 73 
نتیجه گیری کلی و پیشنهادات 73 
5-1- نتیجه گیری کلی 73 
5-2- پیشنهادها 74 
منابع: 75 

 

بهینه‌سازی محل بارهای استاتیکی برای عیب‌یابی سازه‌ها

چکیده

عیب یابی یکی از شاخه های کنترل سلامت سازه ها می باشد که در دو دهه اخیر توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است در اثر خرابی یک سازه، ویژگی های استاتیکی و دینامیکی سازه تغییر کرده، که با در نظر گرفتن نحوی این تغییرات می توان مکان و شدت خرابی را در سازه شناسایی کرد در این پایان نامه هدف تعیین محل بهینه بارگذاری استاتیکی در عیب یابی سازه ها می باشد برای این منظور از دو تابع هدف متفاوت استفاده می شود و در نهایت از لحاظ کارایی با هم مقایسه می گردد روش پیشنهادی دارای دو مرحله می باشد در مرحله اول محل بهینه بارهای استاتیکی با استفاده از الگوریتم ژنتیک گسسته تعیین می گردد و در مرحله دوم عیب یابی، محل دقیق و شدت خرابی اعضای سازه، طی فرآیند نیوتن رافسون با بروزرسانی ماتریس حساسیت و تشکیل دستگاه معادلات خطی به طور متوالی بدست می آید با وجود اینکه روش های جدید زیادی اخیرا پیشنهاد شده است روش های مبتنی بر تحلیل حساسیت هنوز هم بطور گسترده ای برای بروزرسانی و شناسایی خرابی مورد استفاده قرار می گیرند برای بررسی عملکرد روش های ارائه شده، دو سازه مورد بررسی قرار گرفته است نتایج بدست آمده گویای عملکرد قوی هر دو روش می باشد

اعضای هیئت داوران ج 
تعهدنامه اصالت اثر ‌د 
تقدیم به ‌ه 
سپاسگزاری ‌و 
چکیده ‌ز 
فهرست مطالب ‌ح 
فهرست جداول ‌ن 
فهرست اشکال ‌س 
فصل اول : مقدمه 1 
1-1-کلیات 2 
1-2-هدف پژوهش 2 
1-3-روش های انجام پژوهش 3 
1-4-فرآیند انجام پژوهش 3 
1-5-نرم افزارهای مورد استفاده 3 
فصل دوم :مروری بر تحقیقات گذشته 4 
2-1- مقدمه 5 
2-2- اصول کلی و تعاریف 5 
2-3- روشهای مختلف شناسایی خرابی بر پایه پاسخهای استاتیکی و دینامیکی 6 
2-4-عیب یابی سازه ها 8 
2-4-1-روش‌های مخرب عیب یابی 8 
2-4-1-1- آزمایش کشش 9 
2-4-1-2 -آزمایش سختی 10 
2-4-1-3 – آزمایش ضربه 10 
2-4-1-4 – آزمایش سلامت 10 
2-4-1-5-آزمایش خستگی 11 
2-4-1-6- آزمایشات مخرب جهت تعیین خواص شیمیایی 11 
2-4-1-7- آزمایش متالوگرافی 12 
2-4-2-روش‌های غیرمخرب عیب یابی 12 
2-4-2-1- بازرسی چشمی (VT) 12 
2-4-2-2- بازرسی به روش مایع نافذ (LPT) 13 
2-4-2-3- بازرسی با ذرات مغناطیسی (MPT) 13 
2-4-2-4- بازرسی آلتراسونیک (UT) 13 
2-4-2-5- بازرسی رادیوگرافی با امواج (RT) 14 
2-4-3- روش‌های غیرمستقیم و معکوس 14 
2-4-3-1-روش‌های تغییرات فرکانس 15 
2-4-3-2-روش‌های تغییرات تابع پاسخ فرکانس (FRF) 16 
2-4-3-3-روش‌های تغییر مود شکل 16 
2-4-3-4-روش‌های انحنای مود شکل 16 
2-4-3-5-روش‌های انرژی کرنشی 17 
2-4-3-6-روش‌های تغییر نرمی 17 
2-4-3-7-روش‌های بهینه سازی 18 
2-4-3-8-روش‌های شبکه عصبی 18 
2-5- مروری بر تحقیقات گذشته 19 
فصل سوم: الگوریتم ژنتیک 23 
3-1- مقدمه 24 
3-2- الگوریتم وراثتی استاندارد (Standard Genetic Algorithm) 24 
3-2-1- بهینه‌سازی توابع مقید ریاضی 27 
3-2-2- تابع آزاد معادل 27 
3-2-3- جمعیت اولیه 28 
3-2-4- شاخص شایستگی 29 
3-2-5- ضریب شایستگی 29 
3-2-6- جمعیت موثر 32 
3-2-7- کد‌گذاری جمعیت موثر 32 
3-2-8- انتخاب جفت و پیوند 34 
3-2-9- جهش ژنها 36 
3-2-10- کد‌گشایی نسل جدید 37 
3-2-11- تکرار الگوریتم 38 
3-2-12- شرط همگرایی در الگوریتم وراثتی 38 
3-2-13- فرآیند الگوریتم وراثتی 38 
فصل چهارم: روش پیشنهادی 40 
4-1- مقدمه 41 
4-2- آنالیز حساسیت و فضای برداری 41 
4-3- نحوه بدست آوردن ماتریس حساسیت برای پاسخ های استاتیکی 43 
4-4- تجزیه مقادیر منفرد (SVD) 44 
4-5- تجزیه مقادیر منفرد معمولی 44 
4-6- انرژی کرنشی استاتیکی 45 
4-7- روش پیشهادی 47 
4-8- مرحله اول: تعیین محل بهینه بارها 47 
4-8- 1- تابع هدف اول بر مبنای آنالیز حساسیت 47 
4-8- 2- تابع هدف دوم بر مبنای تغییرات انرژی کرنشی استاتیکی 48 
4-9- مرحله دوم: تعیین محل و مقدار دقیق المان های خراب با حل دستگاه 49 
فصل پنجم: مطالعات موردی 51 
5-1- مقدمه 52 
5-2- خرپای دوبعدی 52 
5-2-1- تابع هدف اول بر مبنای آنالیز حساسیت 54 
5-2-1-1- حالت بارگذاری اول 56 
5-2-1-2- حالت بارگذاری دوم 58 
5-2-1-3- حالت بارگذاری سوم 59 
5-2-2- تابع هدف دوم بر مبنای تغییرات انرژی کرنشی 62 
5-2-2-1- حالت بارگذاری اول 64 
5-2-2-2- حالت بارگذاری دوم 66 
5-2-2-3- حالت بارگذاری سوم 67 
5-2-3- بارگذاری تصادفی 70 
5-2-3-1- حالت بارگذاری اول 70 
5-2-2-2- حالت بارگذاری دوم 71 
5-2-2-3- حالت بارگذاری سوم 73 
5-2-4- مقایسه نتایج عیب یابی برای دو تابع هدف 75 
5-3- سازه فضاکار دولایه تخت 200عضوی 78 
5-3-1- تابع هدف اول بر مبنای آنالیز حساسیت 78 
5-3-1-1- حالت بارگذاری اول 81 
5-3-1-2- حالت بارگذاری دوم 83 
5-3-1-3- حالت بارگذاری سوم 85 
5-3-2- تابع هدف دوم بر مبنای تغییرات انرژی کرنشی 87 
5-3-2-1- حالت بارگذاری اول 89 
5-3-2-2- حالت بارگذاری دوم 91 
5-3-2-3- حالت بارگذاری سوم 93 
5-3-3- بارگذاری تصادفی 96 
5-3-3-1- حالت بارگذاری اول 96 
5-3- 3-2- حالت بارگذاری دوم 98 
5-3-3-3- حالت بارگذاری سوم 100 
5-3-4- مقایسه نتایج عیب یابی برای دو تابع هدف 102 
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات 104 
6-1- مقدمه 105 
6-2- نتیجه گیری 105 
6-3- ارائه پیشنهادات 107 
مراجع 108 


 

————————————————————————————————————————————–

برای دریافت فایل بر روی لینک زیر کلیک نمایید.

تومان49,000 تومان39,000افزودن به سبد خرید

————————————————————————————————————————————–