شبیه سازی آموزشی طراحی بهینه وزن خرپا 10 عضوی به کمک الگوریتم ژنتیک با متلب

توضیحات

شبیه سازی مقاله طراحی بهینه وزن خرپا 10 عضوی به کمک الگوریتم ژنتیک با متلب

چکیده

در این مطالعه، مسئله مربوط به طراحی وزنی بهینه یک خرپای 10 عضوی، برای یک جابه­جایی محدود و مقدار تنش مجاز معین، به عنوان مسئله ای از یک سازه نامعین استاتیکی فرمول بنده شده و حل آن به صورت مستقیم از طریق رعایت محدودیت­های ذکر شده، با استفاده از الگوریتم ژنتیک (GA) پیش­رفته صورت پذیرفته است. همچنین در مورد اینکه کدامیک از روش های معیار گسسته­سازی بهینه[1] (بهینه یابی گسسته) و یا روش پیشنهادی ما، در حل این مسئله کارایی بهتری دارند، بحث شده است.

واژگان کلیدی:

خرپاهای 10 عضوی ، الگوریتم ژنتیک.

1-مقدمه

از روش یا آنالیز المان محدود (FEA ) در تمام فعالیت­های مهندسی می­توان استفاده نمود اما این روش به طورخاص، برای آنالیز سازه در علوم هوافضا و مهندسی عمران استفاده می­شده است. پیشنهاد روش FEA تعیین جا­به­جایی استاتیکی، تنش­ها، فرکانس طبیعی و مد لرزه­ای، برای آنالیز پایداری بارگذاری، براساس زمان­های تصادفی، لرزه­های انجام شده  و سازه­ها مختلف، با هدف بهینه سازی مقاومت و وزن فاکتور­های مختلف سازه­ای است. زمانی­ که میخواهیم خرپاها و یا قاب ها را طراحی کنیم، اغلب از روش های آزمایش و برش (مشابه سعی و خطا) برای تعیین فاکتور­هایی نظیر خیز و تنش مجاز اعضای سازه­ای استفاده می­کنیم. با این حال، این روش، رویکرد طراحی وزنی بهینه را در عملیاتی که انجام می­دهد در نظر نمی­گیرد.

مدل ریاضیاتی یک مسئله طراحی بهینه وزنی یک خرپا، برای مینیموم سازی تابع هدف ، شامل فاکتور­های طراحی اشاره شده در قسمت بالا می­شود [1] و [2].تفاوت­ها و اختلاف­هایی که بین قابلیت روش­های آنالیز و قابلیت بهینه سازی طراحی سازه ­ها وجود داشت، برکه و خوت[2]  را متمایل به یافتن روش­هایی جدید و معیار برای بهینه سازی طراحی نمود [1].  براین اساس اگر به کمیت هایی گوناگونی که برای بهینه سازی روش های مختلفی که در طراحی سازه­ها  استفاده می شوند ، توجه کنیم ، علت اختلاف بین آنها را می توان توضیح داد.  این موارد، به طور خلاصه در توضیحات ارائه شده برای روش­های برنامه نویسی ریاضی (MP )، بهینه یابی گسسته (DOC )، بهینه یابی گسسته با طراحی تنشی برای محدودیت­های تنشی (DOC-FDS )، توضیح داده شده است [1 و 2]. تا کنون اغلب، از روش معیار بهینه ضرایب لاگرانژ مبتنی بر معادلات مشتقات نسبی استفاده می­شده است. این روش تنها حل یک  روش حل سازگار[3] محلی (local) بدون درنظر گرفتن حل بهینه سراسری و کلی (global) است. به طور کلی استفاده از روش­های معیار بهینه برای حل مستقیم مسائل مرتبط با سیستم­های گسسته بزرگ، ملنند مدل­های مربوط به سازه های نامعین استاتیکی، دشوار است. با این حال استفاده از یک روش الگوریتم ژنتیک مبتنی بر روش جستجوی تصادفی، می­تواند به طور موثر منجر به حل این مسئله ترکیبی شده و این روش را به عنوان ابزاری جدید و قابل توجه برای حل مسائلی از این دست ، مطرح نماید (7 و 3).

 در این مطالعه یک مسئله مربوط به طراحی وزنی بهینه یک خرپای 10 عضوی با جابه جایی محدود و تنش مجاز مشخص اعضای خرپایی، به عنوان یک مسئله از سازه نامعین استاتیکی با قابلیت حل سراسری (global) ، فرمول بنده شده است و سعی شده است مسئله با در نظر گرفتن محدودیت های مد نظر، مستقیما و با استفاده از الگوریتم ژنتیک یا GA حل شود. به عنوان یک نتیجه، تعداد متغیر­های طراحی افزایش نمی­یابد و به سادگی بهترین حل سازگار بدست می­آید. در ادامه اختلاف بین روش پیشنهادی و تعدادی از روش­های معیار بهینه­یابی مورد بحث قرار می­گیرد.

[1] discretized optimality criteria

[2] Berke and Khot

[3] compromised solution

قسمتی از گزارش کار

– الگوریتم

 در این بخش، رویه پیشنهادی برای حل مسئله OWD از یک خرپای 10 عضوی، با استفاده از الگو ریتم ژنتیک ارائه خواهد شد.

 

گام اول: تنظیم و قرار دادن پارامتر­ها

پارامتر­های،  اندازه جمعیت آماری: یا pop.size، احتمال تقاطع : Pc، احتمال جهش : Pm وحداکثر تعداد تولید: یا maxgen باید تنظیم شده و قرار داده شوند. به­علاوه شمارنده تولید یا gen و مقدار اولیه تابع ارزیاب یا mineval نیز هر دو صفر هستند. انجام پروژه عمران

همانطور که در تصویر فوق نیز مشخص است در این مرحله نخست مساحت مقطع اعضای خرپا و سپس دیگر ویژگی­های خرپا مانند مدول الاستیسیته، چگالی اعضاء، تعداد عضو­ها و تعداد گره ها تعریف شده است و در نهایت پارامتر L_i مطابق با فرمول بحث شده در بالا برای آنها محاسبه شده است.

سپس مطابق با تصویر فوق ابتدا سختی المان های خرپایی و سپس سختی مجموع محاسبه شده و در ماتریس های جداگانه ذخیره می­شود (تاکنون تمامی موارد فوق درون یک حلقه تعریف شده و برای هر ماتریس، به منظور ورود متغیر های متفاوت تحت عنوان درایه های ماتریس سختی، حلقه های دیگری به صورت تو در تو تعریف شده است). در بخش بعدی درجات آزادی مسئله مورد نظر، از طریق فرمولاسیون اشاره شده در بالا به سیستم معرفی می­شود. در ادامه نیز بردار­های جا­به جایی گرهی به برنامه معرفی خواهند شد.

 

شبیه سازی مقاله طراحی بهینه وزن خرپا 10 عضوی به کمک الگوریتم ژنتیک با متلب توسط کارشناسان گروه ۱.۲.۳ پروژه پیاده سازی گردیده و به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.

• فایلهای پروژه به صورت کامل پس از خرید فایل بلافاصله در اختیار شما قرار خواهد گرفت.

سفارش پروژه مشابه

درصورتیکه این پروژه دقیقا مطابق خواسته شما نمی باشد، با کلیک بر روی کلید زیر پروژه دلخواه خود را سفارش دهید.

سفارش پروژه متلب