بهينه‌سازي جاذب انرژي لانه‌زنبوري با استفاده از الگوريتم ژنتيك بر اساس سطوح پاسخ و طراحي آزمايش‌ها؛ بخش دوم: فرايند بهينه‌سازي

Optimization of honeycomb impact attenuator using genetic algorithm based on response surface method and design of experiment; Part II: Optimization

در ‌اين تحقيق، مجموعه جاذب انرژي از نوع لانه‌زنبوري با پياده‌سازي الگوريتم ژنتيك بهينه‌سازي شده‌‌است. هدف بهينه‌سازي، جذب تمام يا بخش عمده انرژي حركتي سازه و هم‌زمان محدودسازي سطح شوك ايجاد‌شده است. ابتدا، مشخصه‌هاي ضربه‌پذيري و حساسيت رفتاري ساختار لانه‌زنبوري در ضربه به صورت روابط صريح رياضي استخراج و در ادامه از روابط رفتاري استخراج‌شده جهت بهينه‌سازي استفاده شده ‌است. جاذب انرژي وظيفه مستهلك‌كردن انرژي برخورد و كاهش آسيب به سازه و محموله آن را برعهده دارد. بنابراين قابليت جذب انرژي، هم‌زمان با اعمال محدوديت شوك نيرويي عوامل طراحي تلقي مي‌شود. هم‌زمان رعايت قيود حجمي و جرمي مجموعه جاذب از محدوديت‌هاي طراحي براي استفاده صنعتي است. با استفاده از نتايج بخش نخست مقاله، سطوح پاسخ ساختار لانه‌زنبوري براي تغيير پارامترهاي ضربه‌پذيري مانند تنش ميانگين و بيشينه استخراج شده‌است. بهينه‌سازي چندهدفه جاذب انرژي با روش الگوريتم ژنتيك و با استفاده از روابط پاسخ انجام شده‌است. در بهينه‌سازي، هدف اصلي كمينه‌سازي جرم و حجم جاذب قرار داده شده است و حداكثر مجاز نيروي بيشينه و انرژي جذب شده به صورت قيد در مساله وارد شده است. خصوصيات هندسي لانه‌زنبوري شامل اندازه سلول، ضخامت، ارتفاع و مساحت از متغيرهاي طراحي و ظرفيت جذب، حجم و جرم و سطح شوك خروجي بهينه‌سازي هستند. صحت الگوريتم بهينه‌سازي با استفاده از نتايج مراجع ارزيابي شده و مشخصات مجموعه جاذب انرژي براي يك مساله نمونه به دست آمده است. نتايج نشان مي‌دهد كه بهينه‌سازي جرمي و حجمي نتايج مشابهي ارايه مي‌كند و كاهش سطح شوك مجاز، ابعاد جاذب بهينه را به‌سمت افزايش ارتفاع تغيير داده است.

In this study, honeycomb energy absorber is optimized using genetic algorithm. The design goal is to absorb whole impact energy within a limited shock load level. First the crashworthiness and parameter sensitivity of honeycomb structure are extracted as explicit functions that are utilized to find optimized shock absorber configuration. Energy absorber must depreciate the impact kinetic energy and mitigate its defects on the structure and aboard. So the energy absorption capacity while the shock load is kept limited is the main design objective. The volume and mass restrictions are also important objectives from an application point of view. Based on the simulation results available in the article Part I, the honeycomb response surfaces of crashworthiness parameters including the mean and peak crushing stresses are extracted. Utilizing the genetic algorithm based on response functions, the multi-objective optimized energy absorber is investigated. The main objective of the optimization problem is set to minimization of mass or volume while the maximum allowable shock and minimum energy absorption capacity are included as the problem constraints. The geometric specifications of honeycomb structure including cell-size, foil thickness, height and absorber face area are among the design variables with optimization outputs of energy absorption capacity, volume, mass, and shock level. Some optimization results are compared with those available in the literature and a typical problem is handled. Results show that mass and volume optimized geometries are almost similar and reduction of acceptable shock level causes the optimized geometry height to rise.