بهینه سازی توپولوژی سازه های فضاکار با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری بهبود یافته

اهمیت بهینه سازی سازه بدلیل محدودیت منابع مواد، خطرات زیست محیطی و رقابت فناوری به طور فزاینده ای در حال افزایش است که منجر به ایجاد سازه هایی با وزن و هزینه کم و عملکرد بالا می شود. بهینه سازی سازه می¬تواند به عنوان یک روند در طراحی بهینه¬ی سازه های تحت بارگذاری مطرح شود. بهینه سازی توپولوژی سازه، بهترین عملکرد سازه را برای ارضای قیود مختلف جستجو می کند. مقایسه بین بهینه سازی اندازه، شکل و توپولوژی، نشان می دهد که بهینه سازی توپولوژی آزادی عمل بیشتری ایجاد می کند و به طراح اجازه نوآوری بیشتر و امکان ایجاد سازه کارآمدتر را می¬دهد. در این تحقیق، از الگوریتم رقابت استعماری برای بهینه¬سازی توپولوژی سازه¬های فضاکار استفاده شده است. الگوریتم رقابت استعماری، یک الگوریتم چند جمعیتی است. هر یک از جمعیت ها به عنوان یک کشور در نظر گرفته می شود که در آن هر کشور یا استعمارگر است یا مستعمره. در فضای جستجو، تعدادی از این کشورها، امپراطوری ها را تشکیل می دهند. حرکت کشورهای مستعمره به سمت استعمارگر امپراطوری خود می باشد و رقابت بین امپراطوری ها، بر اساس تفکر رقابت استعماری را شکل می¬دهد. در طول این حرکت، امپراطوری های قدرتمند به قدرتشان افزوده و از قدرت امپراطوری های ضعیف کاسته می شود به طوری که به تدریج امپراطوری ضعیف از هم پاشیده و مستعمره های آن به دیگر امپراطوری¬ها داده می شود. در این تحقیق یک روش اصلاحی ترکیبی برای بهینه سازی توپولوژی شبکه های دولایه ارائه شده است. روش بهینه سازی مورد استفاده، از ترکیب روش¬ بهینه¬سازی تکاملی سازه و روش رقابت استعماری می شود. برای رسیدن به این هدف، ابتدا نرخ اهمیت گره ها تعیین می¬شود. سپس از این ویژگی استفاده می شود تا جستجو برای یافتن سازه بهینه، بهتر انجام شود. لازم به ذکر است، وزن سازه تحت قیود مختلف بهینه می¬شود که این قیود شامل تنش، جابجایی و ضریب لاغری می باشد. همچنین موقعیت تکیه گاه ها و مختصات گره ها ثابت فرض می شود، در حالی که وجود و عدم وجود گره های شبکه پایین و سطح مقطع اعضا به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده اند. نتایج نشان داد که روش پیشنهادی قدرت و عملکرد مناسبی در بهینه سازی توپولوژی سازه های بزرگ مقیاس با در نظر گرفتن سطح مقطع¬های گسسته و با در نظر گرفتن قیود مختلف را دارد.