فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

اجزا متحرک شکل‌پذیر رویکردی جدید و کارا در بهینه‌یابی توپولوژی سازه‌ها می‌باشد. این روش نسبت به سایر روش‌های بهینه‌یابی توپولوژی مانند روش‌های مبتنی بر چگالی و همچنین روش‌های مبتنی بر سطح تراز مزیت‌هایی دارد. از جمله‌ی‌ این مزیت‌ها، تعداد کمتر متغیرهای طراحی و تعریف مرزهای سازه‌ی بهینه به صورت صریح می‌باشد. با این حال توپولوژی نهایی به دست آمده از این روش، عموما‌ وابستگی زیادی به چیدمان و شکل اولیه‌ی اجزا دارد. از طرف دیگر، روش بهینه‌یابی طرح مبتنی بر تحلیل پلاستیک، با استفاده از برنامه‌ریزی خطی، طرح بهینه‌ی کلی را در زمان کمی به دست می‌آورد. طرح به دست آمده تنها شامل مساحت اعضا می‌شود و جزئیاتی مانند توپولوژی سازه در محل اتصال المان‌ها را شامل نمی‌شود. می‌توان نشان داد که طرح بهینه‌ی به دست آمده از روش بهینه‌یابی طرح با تحلیل پلاستیک، معادل طرح بهینه‌ی به دست آمده از بیشینه کردن سختی در تحلیل الاستیک است. با استفاده از این ایده، تحقیق حاضر به ارائه‌ی روشی دو مرحله‌ای برای استفاده از مزایا و جبران کمبودهای این دو روش می‌پردازد. برای این منظور در مرحله‌ی اول، از بهینه‌یابی طرح با تابع هدف و قیود خطی استفاده می‌شود و جواب بهینه‌ی کلی در زمان کوتاهی به دست می‌آید. سپس جواب به دست آمده به عنوان نقطه‌ی شروع به رویکرد اجزا متحرک شکل‌پذیر داده می‌شود تا با بهینه کردن شکل و موقعیت اجزا، طرح نهایی بهینه به دست آید. در این مطالعه، سه مسئله نمونه با استفاده از رویکرد معمول اجزا متحرک شکل‌پذیر و رویکرد دو مرحله‌ای پیشنهادی حل و نتایج مقایسه شده‌اند. در مسئله اول، مقدار تابع هدف از129/6 نیوتن‌متر در رویکرد معمول به 128/8 نیوتن‌متر در رویکرد پیشنهادی کاهش یافته و زمان بهینه‌یابی نیز از ۹۸۶ ثانیه به ۵۸۹ ثانیه رسیده است. در مسئله دوم، مقدار تابع هدف از 237/8 نیوتن‌متر به211/0 نیوتن‌متر کاهش یافته و زمان حل از ۳۴۸۲ ثانیه به ۵۸۷ ثانیه کاهش پیدا کرده است. در مسئله سوم نیز مقدار تابع هدف از 172/2 نیوتن‌متر به 155/0 نیوتن‌متر بهبود یافته و زمان حل نیز از ۱۹۳۷ ثانیه به تنها ۳۲ ثانیه کاهش یافته است. همانطور که مشاهده می‌شود، نتایج به دست آمده نشان‌دهنده‌ی سرعت بالای این روش و همچنین توپولوژی‌های بهینه‌تر نسبت به رویکرد معمول اجزا متحرک شکل‌پذیر می‌باشد.