بهینه سازی سازه ها با استفاده از روش رشد بیولوژیکی درختان

تاکنون روش های مختلفی برای بهینه سازی شکل و ساختار سازه های مکانیکی ارائه شده است. یکی از این روش ها رویکرد رشد سازگار بیولوژیکی است. در این رویکرد از رفتار طبیعت و به ویژه درختان الهام گرفته می شود. یکی از اصول مهم در رفتار درختان اصل رشد سازگار بیولوژیکی است که بیان می کند در سازه های بیولوژیکی، رشد سازه با بارگذاری های مختلف وارد بر سازه متناسب خواهد بود. بدین معنا که قسمت هایی از سازه که تحت بارگذاری بیشتر و یا تحت تنش بیشتر است دارای سطح مقطع بیشتری خواهد بود و یا از ماده سخت تر و مستحکم تری ساخته می شود. در این پایان نامه دو الگوریتم بهینه سازی به شیوه ای نوین پیاده سازی شده است. الگوریتم پیشنهادی اول که به بهینه سازی شکل می پردازد و به منظور کاهش تنش های بیشینه و یا حذف تمرکز تنش و افزایش عمر خستگی ارائه شده، به سازه های مختلفی همچون انواع صفحات با سوراخ مرکزی و نیز انواع فیلت ها اعمال شده است. نتایج نشان می دهد که عمر خستگی صفحه با سوراخ مرکزی در حالت بهینه تا 40 برابر افزایش می یابد. همچنین تنش های بیشینه تا 83 درصد کاهش یافته که این مقدار نیز نسبت به نتایج پیشین 5/58 درصد کمتر شده است. و نیز تنش ها تا 2 برابر یکنواخت تر شده اند. الگوریتم دوم که الگوریتم حذف نرم است و به منظور کاهش حجم و یا وزن سازه ارائه شده، به بهینه سازی ساختار می پردازد و به یک تیر مستطیلی، یک تیر مخروطی و نیز یک تیر با سطح مقطع متفاوت اعمال شده است. نتایج نشان می دهد که این الگوریتم می تواند حجم سازه را به طور قابل توجهی کاهش دهد که نتایج آن نسبت به پژوهش های پیشین 7/66 درصد برتری داشته است.