بهینه یابی سازه ها
در يك فرايند طراحي هدف اصلي پيدا كردن يك طرح قابل قبول يا كافي براي مسئله موردنظر است كه نيازهاي علمي و محدوديتهاي مسئله را با توجه به ضوابط مربوطه برآورده مي‌كند. واضح است كه چنين طرحي الزاماً نمي‌تواند بهينه باشد. از طرفي ديگر در طراحي بهينه، هدف اصلي يافتن بهترين طرح از ميان مجموعه طرحهاي قابل قبول است و به اين جهت سهم عمده‌اي از اين فرايند، توسط تئوري بهينه‌سازي و روشهاي رايانه‌اي، كه نتيجه كاربرد عملي اين تئوري مي‌باشد، تأمين مي‌گردد، طراحي بهينه شامل مدل كردن مسئله، مشخص كردن متغيرهاي طراحي، قيدها، تابع هدف و در نهايت انتخاب يك روش بهينه‌سازي مناسب براي حل مسئله است. متغيرهاي طراحي كميته‌هايي هستند كه به صورت متغير در فرايند طراحي شركت مي‌كنند. قيدها بيان‌كننده محدوديتهاي موجود در رفتار سازه بوده و تابع هدف بيان‌كننده معياري است كه طرح نسبت به ان بهينه مي‌شود.
روشهاي بهينه‌سازي كلاسيك را مي‌توان به روشهاي تحليلي و روشهاي عددي دسته‌بندي نمود. در روشهاي تحليلي براي تعيين نقاط بهينه از روشهاي حساب ديفرانسيل استفاده مي‌شود. اين روش در يافتن مقدار بهينه تابع پيوسته و مشتق‌پذير مفيد هستند. با توجه به اين كه مسائل واقعي داراي تابع هدف ناپيوسته و مشتق‌ناپذير هستند، لذا معمولاً از روشهاي عددي استفاده مي‌شود. مبناي اين روشها بر توليد دنباله‌اي مقادير تقريبي است كه به سمت تابع هدف بهبود مي‌يابند. به عبارت ديگر در يك روند تكراري به سمت نقطه بهينه پيش مي‌روند. اين روشها افزايش متغيرهاي طراحي با مشكلاتي توأم مي‌شوند. از آن جمله مي‌توان به زمان زياد رايانه‌اي، كندي همگرايي و يا اصولاً نرسيدن به همگرايي، منجر شدن به نقاط بهينه محلي اشاره نمود.
از طرفي ديگر روشهاي جديدي نظير استفاده از الگوريتم ژنتيكي، شبكه‌هاي عصبي و روشهاي فازي در دهه گذشته مطرح و در زمينه‌هاي مختلف بهينه‌سازي مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در اين زمينه‌ها كراهاي متنوع يدر دانشگاه علم و صنعت انجام شده است و از آن جمله مي‌توان به استفاده از شبكه‌هاي عصبي با انتشار متقابل براي بهينه‌يابي سازه‌ها و شبكه‌هاي برگشتي براي طراحي و تحليل سازه‌ها اشاره داشت، دو كتاب زير در اين زمينه نوشته شده‌اند.
1- علي كاوه و عباس ايرانمنش، شبكه‌هاي عصبي مصنوعي در بهينه‌سازي سازه‌ها چاپ مركز تحقيقات ساختمان و مسكن، تهران، 1378.
2- علي كاوه و همايون ثروتي، شبكه‌هاي عصبي مصنوعي در طرح و تحليل سازه‌ها، چاپ مركز تحقيقات ساختمان و مسكن، تهران، 1379.
از روشهاي ژنتيكي نيز در مواردي نظير ترتيب و افراز سازه‌هاي بزرگ مقياس به مقدار قابل توجهي استفاده شده و مقالاتي در سال اخير توسط همكاران دانشگاه علم و صنعت ايران چاپ شده است. به نظر مي‌رسد در چندين زمينه كارهاي جدي مي‌توان انجام داد:
- استفاده از روشهاي ژنتيكي براي سازه‌هاي بزرگ مقياس
استفاده از روش نيرو و الگوريتم ژنتيكي توسط يكي از دانشجويان دكترا در حال انجام است و به نتايج قابل توجهي منجر شده است. در اين روش تواناييهاي نظريه گرافها نيز بعهده گرفته شده است. كارآيي اين روش با روش تغييرمكانها مورد مقايسه قرار خواهد گرفت.
- گسترش روشهاي كلاسيك بهينه‌يابي براي سازه‌هاي بزرگ مقياس
در چند سال گذشته فعاليتهاي انجام شده ليكن هنوز راه طولاين جهت تكميل اين كار در پيش است. استفاده از درشت‌سازي مي‌تواند به عنوان يك روش كارا مورد استفاده قرار گيرد. اين روشها در بهينه‌يابي‌هاي تركيباتي نيز به كار گرفته شده‌اند.
- روشهاي هيبريد در بهينه‌يابي
استفاده توام از روشها كلاسيك و روشهايي نظير الگوريتم ژنتيكي و يا شبكه‌هاي عصبي زمينه بسيار خوبي براي استفاده از تواناييهاي توام روشهاي مختلف بهينه‌يابي را تشكيل مي‌دهد.
- گسترش روشهاي ژنتيكي
اين روشها در چند سال گذشته براي بهينه‌يابي سازه‌هاي خرپايي مورد استفاده قرار گرفته‌اند. براي رفع محدوديتها لازم است نظريه‌هاي ديگر در كنار الگوريتمهاي ژنتيكي مورد استفاده قرار گيرند. روشهاي گراف تئوري و گراف تئوريكي جبري مي‌توانند ابزار مناسبي براي اين كار باشند.
- گسترش روشهاي بهينه‌يابي توپولوژيكي
روشهاي بهينه‌يابي را مي‌توان از منظري ديگر به روشهاي بهينه‌يابي وزني، بهينه‌يابي هندسي، بهينه‌يابي توپولوژيكي و بهينه‌يابي شكلي تقسيم كرد. بهينه‌يابي وزني و توپولوژيكي در چند سال گذشته در دانشگاه علم و صنعت مورد توجه بوده است، ليكن گسترش آنها به بهينه‌سازي‌هاي ديگر امري ضروري به نظر مي‌رسد.
- كاربرد بهينه‌يابي در سازه‌هاي فضاكار
سازه‌هاي فضاكار با توجه به تقارنهاي عديده ملاحظات خاصي را لازم دارند. از طرفي اين سازه‌هاي حاوي اعضاء و گروه‌هاي زياد هستند و از طرفي ديگر داراي تقارن مي‌باشند. كاربرد شبكه‌هاي عصبي براي طراحي بهينه با استفاده از روشهاي ژنتيكي و شبكه‌هاي عصبي در جريان است، ليكن ملاحظات تقارني (البته نه تقارنهاي ساده) گسترش روشهاي موثرتري را براي اين نوع سازه‌ها ايجاب مي‌كند.
- تقارن در سازه‌ها
سازه‌ها معمولاً داراي محورهاي تقارن هستند. اين تقارن بصروت زيرسازه‌هاي تكراريي در يك جهت و يا بصورت دايره‌اي بوفور در مهندسي سازه كاربرد دارند. در چند سال اخير پيشرفت‌هاي قابل توجهي در اين زمينه حاصل آمده است و مقالات متعددي توسط كاوه و سياري‌نژاد منتشر شده است. فرم‌هاي 1، 2، 3 و 4 فقط تعدادي از انواع گراف‌هاي متقارن است كه بطور جدي بررسي شده‌اند و درآينده بايد شاهد پيشرفت‌هاي بيشتر در اين زمينه بود.
- كاربردهاي ضرب گرافها
بسياري از مدلهاي سازه‌هاي فضاكار را مي‌توان با استفاده از ضرب گرافها توليد و خصوصيات آنها را مطالعه نمود. ضرب كارتزين، ضرب مستقيم و ضرب كارتزين قوي بعنوان سه نوع ضرب كارآ در مطالعه خصوصيات حل مقادير ويژه بكار گرفته شده و در ترتيب و افراز مدل‌ها سازه‌اي و اجزاء محدود بكار گرفته شده است. ضرب‌هاي جهت‌دار و حاوي حلقه تعريف شده و در ايجاد مدلهاي اجزاء محدود بكار رفته است.
- مقادير ويژه و بردارهاي ويژه و كاربرد آنها
در مكانيك سازه‌ها و بخصوص مسائل پايداري و ارتعاش آزاد سازه‌ها مقادير و بردارهاي ويژه نقش اساسي دارند. يافتن موثر اين مقادير و استفاده از آنها در كنترل سازه‌ها يكي از اهداف قطب علمي پژوهشهاي بنيادين در مهندسي سازه را تشكيل مي‌دهد. با بكارگيري روشهاي نوين محاسبه موثر بررسي پايداري سازه‌هاي متقارن و مطالعه ارتعاش آزاد آنها ممكن مي‌گردد.
- بهينه‌يابي توپولوژيكي سازه‌ها
عليرغم كارهاي زيادي كه در سه سال گذشته انجام شده است ليكن يك موضوع مهم كاري لازم به پروسه بهينه‌يابي خرپاها را محدود مي‌كند. مشكل اصلي در اين راستا كنترل صلبيت اين سازه‌ها در روند بهينه‌يابي است. روشهاي گراف تئوريكي كه اخيرا در دانشگاه علم و صنعت ايران در حال گسترش است مي‌توان اين مشكل را برطرف سازد.
هنوز تعيين ابعاد بهينه سازه‌هاي بزرگ به عنوان يك چالش مطرح است. شكاف عميق بين تئوري و اجرا، به دليل ارتباط ضعيف بين مراكز تحقيقاتي و اجرايي هر روز عمق‌تر مي‌شود. لذا ارائه مدلهاي كارا براي طراحي بهيه سازه‌ها در برنامه پيشنهادي لحاظ شده است.
منبع: قطب علمی پژوهشهای بنیادین در مهندسی سازه
مطالب مشابه :
پیشینه مجتمع
دانشگاه مهندسی فناوری های نوین ماه 1385 در ساختمان علمی کاربردی رشته های
دومین همایش ملی پژوهش های کاربردی در عمران،معماری و مدیریت شهری
دانشگاه جامع علمی کاربردی واحد - کاربرد فناوری های نوین در های نوین در ساختمان و
تاریخچه دانشگاه علمی کاربردی شهرستان تکاب
تاریخچه دانشگاه علمی کاربردی در رشتاه فناوری اطلاعات و نرم تکنولوژی های نوین.
لزوم استفاده از فناوری های نوین در بخش کشاورزی-کاربردی
لزوم استفاده از فناوری های نوین در ارائه اطلاعات علمی. عملی. کاربردی. ساختمان
بهینه یابی سازه ها
پیشرفت های نوین در دانشگاه علمی و کاربردی ها چاپ مركز تحقيقات ساختمان و مسكن
طراحی لرزهای ساختمان ها
پیشرفت های نوین در دانشگاه علمی و کاربردی منظور بهسازی ساختمان‌های موجود انتشار
راه اندازی دانشگاه‌های علمی–کاربردی شهرضا و اردستان در مهرماه 91
راه اندازی دانشگاه‌های علمی های علمی-کاربردی های نوین در
فناوری نانو
انجمن علمی فیزیک دانشگاه توسعه فناوری های نوین ها به ساختمان های
دانشکده علمی کاربردی مخابرات
دانشکده علمی کاربردی در زمینه‌های فناوری نوین از جمله دانشگاه نوین
پذیرش دانشجوی علمی کاربردی و دانشپذیردوره های آموزش عالی آزاد کنسرواتواری موسیقی
شرح دوره های علمی کاربردی نوین دوره های علمی و فناوری دانشگاه جامع علمی
برچسب :
دانشگاه علمی کاربردی فناوری های نوین ساختمان