بهینه سازی ورقهای کامپوزیت با استفاده از الگوریتم ژنتیک

بهینه‌سازی سازه‌ها 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 مواد‌مرکب‌چندلایه در ساخت سازه‌های 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 چند‌لایه 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 می‌باشد. تابع برازندگی که به صورت چند هدفه است، ترکیبی از وزن، هزینه و بار گسیختگی نهایی می‌باشد. بنابراین مسئله در اینجا یک مسئله کمینه سازی و بیشینه‌سازی بطور همزمان می باشد-کمینه‌سازی وزن و هزینه و بیشینه‌سازی بار گسیختگی نهایی. متغیرهای طراحی در این مسئله متشکل از ضخامت، زاویه الیاف و جنس برای هر لایه می‌باشند که می‌توانند به صورت پیوسته یا گسسته در نظر گرفته شوند. تغییرات ضخامت به صورت پیوسته و تغییرات زاویه الیاف و جنس به صورت گسسته می‌باشند. تعداد لایه‌ها ثابت در نظر گرفته می‌شود و برای تحلیل ورق از روش تئوری کلاسیک چندلایه‌ها استفاده می‌گردد. از اهداف اصلی این تحقیق چگونگی تلفیق توابع کمینه‌سازی و بیشینه‌سازی چندهدفه بطور همزمان و نیز بدست آوردن بار گسیختگی نهایی صفحه- باری که تحت آن بار همه لایه‌ها و نه فقط اولین لایه گسیخته شود. اغلب برنامه‌های بهینه‌ساز 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 می‌رسد. 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 می‌دهد. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که با یک ترکیب قابل قبول از لحاظ وزن و هزینه، یک صفحه کامپوزیت قادر به تحمل بارهای بسیار بزرگی از نظر مقدار می‌باشد.