کمینه سازی وزن سازه های فولادی طی طرح هندسی با روش بهینه یابی آموزگار- مبصر-دانش آموز

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 4457-IRAST
نویسندگان
1حصارک، میدان دانشگاه، دانشگاه خوارزمی، دانشکده فنی و مهندسی، گروه عمران، باکس اساتید کد پستی 37551-31979
2دانشجو
3بلوار فردوس شرق- خیابان مالکی جنوبی- پلاک 1 واحد 1
چکیده
پاسخ ایستای یک مدل شبیه سازی شده سازه ای تحت بارهای استاتیکی عمدتا تحت تاثیر خواص سختی قرار دارد. این نه تنها به مقاطع و مصالح به کاررفته دراعضا بلکه به هندسه تمام گره ها به عنوان یکی از ویژگیهای مهم و تاثیرگذار در آرایش فضایی مصالح فولادی بستگی دارد. مقاله حاضر حداقل رساندن وزن سازه های خرپایی و ساختارهای قابی شکل رادرقالب یک مساله بهینه یابی فرمولبندی می کند چنان که هندسه و ابعاد به طور همزمان به عنوان متغیرهای طرح تغییر یاند. علاوه براین نوع بهبودیافته الگوریتم بهینه سازی آموزش-یادگیری محور به عنوان یک روش فراابتکاری کم پارامتر برای حل مساله بکارگرفته شده است. عملکرد الگوریتم پیشنهادی در قاب فضایی و شبکه قطری نمونه با کاهش قابل توجهی در مصرف مصالح فولادی تحت قیدهای طراحی همراه می باشد. مثال اول از نوع پیوسته و دومی از مسایل ترکیبی گسسته- پیوسته می باشد. نتایج حاصل از دید سرعت و کیفیت همگرایی برتری روش مبصر-آموزگار- دانش آموز را برروش استاندارد آموزش- یادگیری و نیز الگوریتم دسته ذرات بهینه یاب نشان می دهند. همچنین مشاهد شده که روش مذکور با انحراف معیار کمتر حول میانگین نتایج از پویایی بالاتری برخوردار است.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
Minimal weight geometry design of steel structures by observer-teacher-learner based optimization
Authors
Mohsen Shahrouzi, Ashkan Abbasi, Nima tehran
Abstract
Structural response of a simulated skeletal model under static loads is majorly governed by stiffness properties. It depends not only on the member sections but also on the nodal geometries as a more critical property in spatial arrangement of steel material. The present work formulates weight minimization of truss and frame structures within an optimization problem so that geometry and sizing are simultaneously altered as design variables. Furthermore, an enhanced variant of teacher-learner-based optimization as a parameter-less meta-heuristic is employed to solve the problem. Performance of the proposed algorithm is evaluated in bridge and diagrid examples with considerable reduction in the consumption of steel material under the design code constraints. The first example is of continuous type while the second is a mixed integer-continuous problem. The results shows superiority of observer-teacher-learner based optimization over standard teacher-learner-based optimization and particle swarm optimization regarding the convergence rate and quality. It is also observed that the improved method is more robust than the others due to its less standard deviation about the mean result. As such a method can find proper solution with few tuning and computational effort it is recommendable for engineering applications.
Keywords
Weight minimization, meta-heuristic algorithm, teaching-learning-based optimization, skeletal structure