يافتن شكل بهينه سازه هاي اسكلتي به كمك روش بهينه سازي تدريجي سرد شدن فلزات

Optimal shape design of frame structure using simulated annealing

در سازه هاي مهندسي كاربردي، حداكثر ممان خمشي در آنها هميشه يكي از مهمترين پارامترها در ارزيابي تغيير شكل (سختي) و مقادير تنش (استحكام) بوده است. يكي از زمينه هاي مورد علاقه محققين، توسعه يك روش جهت مينيمم كردن حداكثر ممان خمشي و رسيدن به يك طرح بهينه مي باشد. به همين دليل، در اين مقاله از الگوريتم بهينه سازي تدريجي سرد شدن فلزات براي مينيمم كردن حداكثر ممان خمشي جهت رسيدن به شكل بهينه سازه استفاده شده است. روش تدريجي سرد شدن فلزات، روشي هيوريستيك و قدرتمند بوده و مي توان به كمك آن به حل مسايل پيچيده با انجام محاسبات ساده رسيد. در اين مقاله ابتدا مقدار ممان خمشي حداكثر در سازه با استفاده از روش ماتريسي محاسبه شده و سپس الگوريتم بهينه سازي تدريجي سرد شدن فلزات براي مينيمم كردن آن در كل سازه به كار مي رود. براي نشان دادن چگونگي عملكرد و كارايي اين روش در حل مسايل براي رسيدن به حداقل ممان خمشي حداكثر چند مثال ارايه شده است. نتايج به دست آمده حاكي از آن است كه با بهينه سازي شكل سازه به كمك روش ارايه شده مي توان مقدار ممان خمشي حداكثر در سازه را به طور قابل توجهي نسبت به كارهاي گذشته كاهش داد.

In practical frame structures, the maximum bending moment in a given flexural structure always has an importance in estimating both the structural stiffness (deflection) and strength (stress) performance. It is of particular interest to designers to develop an appropriate procedure to minimize the maximum moment through an optimal design of the structure. For this purpose, this paper presents a heuristic optimization algorithm, called the simulated annealing (SA), for minimization of the maximum bending moment by virtue of the structural shape optimization. Simulated annealing algorithm is a novel meta-heuristic optimization algorithm, is powerful, efficient and is very simple to solve the combinatorial shape optimization problems. In this paper, at first maximum bending moment in frame structure by using matrix method is investigated and then simulated annealing algorithm is applied to minimize the maximal bending moment. Numerical examples are provided to demonstrate the applicability and capability of the present method. The results indicate the effectiveness of the proposed algorithm and its ability to find optimal shape of structure for minimizing the maximum bending moment problem.