ویژه سازی روش نوین بر پایه هوش مصنوعی جمعی در طرح بهینه سازه های اسکلتی

مهندسان و کلیه طراحان سعی و تمایل دارند طراحی های خود را به نحوی انجام دهند که با صرف کمترین انرژی و مواد، بیشترین سود و بهره را داشته باشند. برای رسیدن به این هدف باید بهینه سازی مورد توجه قرار گیرد. از طرف دیگر منابع موجود در طبیعت محدود است و مقدار مصرف پیوسته در حال افزایش می باشد. در این مورد نیز مصرف بهینه و استفاده صحیح از منابع یکی از راهکارهای عملی، بیش از پیش مطرح می شود. بنابراین بهینه سازی یک موضوع مهم در فهرست موضوعات تحقیقاتی قرار می گیرد و در کلیه رشته های موجود مطرح هست. بهینه سازی در ساخت و طرح سازه های مختلف از لحاظ اقتصادی بیشترین توجه را به خود جلب کرده است. طراحان زمانی قادر خواهند بود طرح های بهتری تولید کنند که بتوانند با روش های بهینه سازی در صرف زمان و هزینه طراحی صرفه جویی نمایند. از آنجا که رشته بهینه سازی هنوز هم رشته نسبتاً جدیدی است پیوسته از نظر روشها و رویکرد ها در معرض تغییرات سریع قرار دارد. این رشد صعودی نتیجه پژوهش در روشهای بهینه سازی می باشد. در عمل اکثر مهندسان برای طراحی از یک سری نرم افزارهای کاربردی استفاده می کنند که غالباً به جزئیات الگوریتم اجرای و متن برنامه اصلی دسترسی ندارند. بدین صورت از جزئیات الگوریتم تنها اطلاعات مختصری دارند و در طراحی کاربر تنها با تعیین یک سری پارامترهای لازم، نرم افزار خودکار بر اساس یک آیین نامه مشخص شروع به طراحی سازه می نماید. در نتیجه کاربر نمی تواند اساس طراحی را عوض کرده و بر طبق الگوریتم دلخواه خود سازه را به صورت بهینه طراحی کند. در این صورت غالباً هر وقت طراحی بهینه مطرح می شود پژوهشگران خود اقدام به برنامه نویسی می کنند که بتوانند حین طراحی، مورد مطلوب را در سازه بهینه بسازند. بنابراین یک چالش مهم در بهینه سازی، تحلیل و طراحی سازه ها است. این مورد در سازه های بزرگ و پیچیده بیشتر نمایان می شود. چالش دیگر مدت انجام الگوریتم های بهینه سازی می باشد. از آنجا که الگوریتم های کاربردی نیاز به تکرار های زیادی دارد در کل، زمان انجام بهینه یابی بالا می رود. این دو چالش در عمل بهینه یابی در سازه ها را با مشکل روبرو می کند بطوریکه بهینه یابی در سازه ها با صرف هزینه و زمان زیاد همراه خواهد بود. در این پایان نامه برای هر دو چالش راه حل های ارائه خواهد شد و کارایی روشهای پیشنهاد شده با مثال های مختلف کنترل و اثبات خواهد شد. در راستای حل مشکل اول یک نرم افزار مهم معرفی شده و در تحلیل سازه از این نرم افزار استفاده خواهد شد. برای حل مشکل دوم اولاً از مناسب ترین الگوریتم های موجود در این راستا که تا به حال معرفی شده اند استفاده خواهد شد. ثانیاً الگوریتم ها و روشهای جدیدی در این راستا در بهینه یابی معرفی و به کار گرفته خواهد شد. نتیجه مطالعات و تحقیق های انجام شده در این راستا در قالب پایان نامه کارشناسی ارشد در هفت فصل تنظیم و نوشته شده است. برای طراحی در عمل نیاز به یک آیین نامه کاربردی هست که بدین سبب در فصل دوم یک آیین نامه مطرح در طرح سازه های فلزی مختصراً تا حد لازم توضیح داده شده است. از ضوابط این فصل در فصل های بعدی برای حل مثال ها استفاده خواهد شد. در الگوریتم های فرا ابتکاری فرمول بندی منحصر به فردی برای بهینه یابی وجود ندارد و سلیقه های مختلفی می تواند موجود باشد. از این رو رابطه بندی کلی مورد استفاده در الگوریتم های کاربردی در فصل سوم توضیح داده شده است که در کلیه الگوریتم های به کاربرده شده برای بهینه یابی در مثال های مختلف از این فرمول بندی استفاده شده است. در فصل چهارم بعضی از الگوریتم های فرا ابتکاری مهم و مناسب در این راستا، که تا به حال ارائه شده اند معرفی و توضیح داده شده اند که در فصل های بعدی برای حل مثال های مختلف از این الگوریتم ها استفاده شده است. در فصل پنجم روشها و نوآوریهای که در بهینه یابی سازه ها فلزی اعمال شده آورده شده است. این نو آوریها در دو مورد می باشند. مورد اول روشهای جدیدی است که در الگوریتم های موجود بکار گرفته شده است. حالت دوم ارائه الگوریتم جدیدی است که به عنوان الگوریتم بهینه یاب برای بهینه سازی در سازه های فلزی بکار گرفته شده است. در فصل ششم مثال های مختلفی با الگوریتم های معرفی شده در این رساله حل شده و نتایج طراحی بهینه این الگوریتم ها با نتایج موجود در شرایط یکسان مقایسه شده است. پس از مقایسه و ارزیابی با عنایت به ادبیات فنی در فصل هفتم نتایج جمع بندی شده اند