بهینه سازی ورقهای کامپوزیت با استفاده از الگوریتم ژنتیک

بهینه سازی سازه ها یعنی طراحی آنها به صورتی که هم مسائل فنی رعایت شوند و هم کمترین وزن و هزینه اجرایی را داشته باشد. در سالهای اخیر استفاده از مواد مرکب چندلایه در ساخت سازه های مکانیکی، فضایی، دریایی و خودروسازی افزایش یافته است. یکی از دلایل عمده استفاده از این مواد، مقاومت بسیار زیاد به همراه وزن کم آنها می باشد. از اهداف این تحقیق طراحی بهینه یک ورق مرکب چند لایه با کمترین وزن و هزینه ممکنه است، بطوریکه صفحه بیشترین بار ممکن را تحمل نماید تا به مرحله گسیختگی نهایی برسد. معیار گسیختگی در این تحقیق معیار تسای-هیل می باشد. تابع برازندگی که به صورت چند هدفه است، ترکیبی از وزن، هزینه و بار گسیختگی نهایی می باشد. بنابراین مسئله در اینجا یک مسئله کمینه سازی و بیشینه سازی بطور همزمان می باشد-کمینه سازی وزن و هزینه و بیشینه سازی بار گسیختگی نهایی. متغیرهای طراحی در این مسئله متشکل از ضخامت، زاویه الیاف و جنس برای هر لایه می باشند که می توانند به صورت پیوسته یا گسسته در نظر گرفته شوند. تغییرات ضخامت به صورت پیوسته و تغییرات زاویه الیاف و جنس به صورت گسسته می باشند. تعداد لایه ها ثابت در نظر گرفته می شود و برای تحلیل ورق از روش تئوری کلاسیک چندلایه ها استفاده می گردد. از اهداف اصلی این تحقیق چگونگی تلفیق توابع کمینه سازی و بیشینه سازی چندهدفه بطور همزمان و نیز بدست آوردن بار گسیختگی نهایی صفحه- باری که تحت آن بار همه لایه ها و نه فقط اولین لایه گسیخته شود. اغلب برنامه های بهینه ساز با دو اشکال عمده همگرایی موضعی وعملکرد با متغیرهای گسسته مواجه هستند. لذا دستیابی به ابزاری که بر مشکل مذکور غلبه کند, ضروری به نظر می رسد. الگوریتم وراثتی که یکی از روشهای بهینه سازی الهام گرفته از طبیعت است، بر این مشکل فائق آمده است. به منظور نیل به اهداف فوق اقدام به تهیه نرم افزاری گردیده که کلیه مراحل تحلیل، طراحی وبهینه سازی صفحات کامپوزیت را با در نظرگرفتن شرایط اخیر بوسیله الگوریتم وراثتی انجام می دهد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که با یک ترکیب قابل قبول از لحاظ وزن و هزینه، یک صفحه کامپوزیت قادر به تحمل بارهای بسیار بزرگی از نظر مقدار می باشد.