رشته عمران – گرایش سازه

عنوان:

طراحی بهینه قاب‌های فولادی به کمک الگوریتم رقابت استعماری

 

 

93

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
فهرست مطالب
 

1  مقدمه 2
1-1   مقدمه 2
1-2     ضرورت انجام پژوهش 3
1-3   اهداف پژوهش 4
1-4   نوآوری 4
1-5     ساختار پایان نامه 4
مروری بر تحقیقات گذشته 7
3  کلیات و تئوری 13
3-1   مقدمه 13
3-2   الگوریتم‌های بهینه‌یابی 14
3-3   طراحی بهینه سازه‌های اسکلتی 15
3-3-1    روش اعمال محدودیت‌ها 16
3-3-2    طراحی بهینه قاب فولادی 17
3-4   پیش‌زمینه‌های تحقیقاتی 21
3-4-1    بهینه‌یابی سازه‌ها 21
3-4-2    چگونگی عملکرد الگوریتم ICA 28
3-4-3       چند مثال از بهینه‌یابی با بهره گیری از الگوریتم ICA 35
3-5   ابزار‌های تحلیل 38
3-5-1    آشنایی با نرم افزار MATLAB 38
3-5-2    مختصری در مورد کاربرد نرم افزار MATLAB در این پروژه 40
3-5-3    معرفی روش اجزا محدود 41
3-5-4    آشنایی با روش اجزا محدود 42
4  الگوریتم‌های پیشنهادی 46
4-1   الگوریتم پیشنهادی EICA – الگوریتم اصلاح شده‌ی رقابت استعماری 46
4-1-1    مقدمه: 46
4-1-2    الگوریتم پیشنهادی EICA 46
4-1-3    فلوچارت الگوریتم پیشنهادی EICA : 48
4-1-4    مراحل الگوریتم پیشنهادی EICA : 50
4-1-5       مزایای الگوریتم پیشنهادی EICA 51
5  نتایج و بحث 58
5-1   نمونه‌ی طراحی قاب 3 طبقه و دو دهانه 58
5-2   نمونه‌ی طراحی قاب ده طبقه و یک دهانه 61
5-3     نمونه طراحی قاب فولادی 15 طبقه و سه دهانه 65
5-4   نمونه‌ی طراحی قاب 24 طبقه و سه دهانه 69
5-5     مطالعه پارامترهای الگوریتم 76
5-5-1    بهینه‌یابی متغیر b 76
5-5-2       بهینه‌یابی ضریب سازگاری،CF 77
5-5-3       بهینه‌یابی پارامتر rev 80
6  نتیجه گیری و پیشنهادات 83
7  منابع و مراجع 86
 
 
 
فهرست جداول
جدول ‏3‑1: جواب‌های بهینه‌ی خرپای سه‌بعدی 72 عضوی به‌دست آمده توسط محققان مختلف [2] 38
جدول ‏5‑1:گروه بندی اعضای قاب 3 طبقه و دو دهانه 59
جدول ‏5‑2:پارامتر‌های ورودی الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده برای طراحی قاب 3 طبقه و دو دهانه 59
جدول ‏5‑3:نتایج طراحی برای قاب 3 طبقه و دو دهانه 60
جدول ‏5‑4: گروه بندی اعضای قاب ده طبقه و یک دهانه 63
جدول ‏5‑5: پارامتر‌های ورودی الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده برای طراحی قاب ده طبقه و یک دهانه 63
جدول ‏5‑6: نتایج طراحی برای قاب ده طبقه و یک دهانه 64
جدول ‏5‑7: گروه بندی اعضای قاب 15 طبقه و سه دهانه 66
جدول ‏5‑8: پارامتر‌های ورودی الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده برای طراحی قاب 15 طبقه و سه دهانه 66
جدول ‏5‑9: جواب‌های بهینه‌ی قاب دو ‌بعدی 3 دهانه 15 طبقه توسط الگوریتم اصلاح شده رقابت استعماری 68
جدول ‏5‑10: گروه بندی اعضای قاب 24 طبقه و سه دهانه 72
جدول ‏5‑11: پارامتر‌های ورودی الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده برای طراحی قاب 24 طبقه و سه دهانه 72
جدول ‏5‑12 : نتایج طراحی برای قاب 24 طبقه و سه دهانه 74
 
 
 
 
 
 
فهرست شکل‌ها
شکل ‏2‑1: مسئله‌ی بهینه‌یابی توپولوژی: مکان بهینه‌ی بادبند در قاب فولادی چهارطبقه [12] 10
شکل ‏2‑2: مسئله‌ی بهینه‌یابی توپولوژی: مکان بهینه‌ی بادبند در قاب فولادی هشت طبقه [12] 10
شکل ‏2‑3: مسئله‌ی بهینه‌یابی توپولوژی: مکان بهینه‌ی بادبند در قاب فولادی دوازده طبقه [12] 11
شکل ‏3‑1: فلوچارت طراحی بهینه قاب 17
شکل ‏3‑2: مسئله‌ی بهینه‌یابی سازه : یافتن سازه‌ای که به بهترین نحو بار را به تکیه گاه منتقل می کند [20]. 22
شکل ‏3‑3: مسئله‌ی بهینه‌یابی اندازه: طرح بهینه با بهینه کردن بعضی از اعضای خرپا بدست آمده [20] 25
شکل ‏3‑4: مسئله‌ی بهینه‌یابی شکل: تابع η(x) مشخص کننده‌ی شکل بهینه‌ی سازه‌ی تیر شکل می باشد [20] 25
شکل ‏3‑5: مسئله‌ی بهینه‌یابی توپولوژی در خرپا: به سطح مقطع اعضا اجازه داده شده که مقادیر صفر بگیرند [20] 25
شکل ‏3‑6 : بهینه‌یابی توپولوژی دوبعدی: در این مسئله هدف ساختن سازه‌ای می باشد که حجم مصالح آن 50% جعبه‌ی بالا باشد و بتواند بهترین عملکرد را تحت این بارها و شرایط تکیه گاهی داشته باشد [20] 26
شکل ‏3‑7: شمای کلی حرکت مستعمرات به سمت امپریالیست [3] 31
شکل ‏3‑8: حرکت واقعی مستعمرات به سمت امپریالیست [3] 32
شکل ‏3‑9: سقوط امپراطوری‌ ضعیف؛ امپراطوری شماره 4، به علت از دست دادن کلیه مستعمراتش بایستی از میان بقیه امپراطوری‌ها حذف گردد [22]. 34
شکل ‏3‑10: فلوچارت الگوریتم رقابت استعماری [3] 35
شکل ‏3‑11: تابع روزنبراک 36
شکل ‏3‑12: خرپای سه بعدی 72 عضوی [2] 37
شکل ‏4‑1:مدل شماتیک یک فضای جستجو با نواحی دارای اکسترمم نسبی [23] 47
شکل ‏4‑2: فلوچارت الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده 49
شکل ‏5‑1: قاب فولادی سه طبقه و دو دهانه طراحی شده بر اساس ملزومات [28] AISC-LRFD 58
شکل ‏5‑2: نمودار همگرایی طراحی بهینه قاب 3 طبقه و دو دهانه توسط الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده 61
شکل ‏5‑3: قاب فولادی ده طبقه و یک دهانه طراحی شده بر اساس ملزومات AISC-LRFD [25] 62
شکل ‏5‑4: نمودار همگرایی طراحی بهینه قاب ده طبقه و یک دهانه توسط الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده 65
شکل ‏5‑5: قاب دو بعدی3 دهانه 15 طبقه [2] 67
شکل ‏5‑6: نمودار همگرایی طراحی بهینه قاب 15 طبقه و سه دهانه توسط الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده 69
شکل ‏5‑7: قاب فولادی 24 طبقه و 3 دهانه طراحی شده بر اساس ملزومات AISC-LRFD [25] 70
شکل ‏5‑8 : نمودار همگرایی طراحی بهینه قاب 24 طبقه و سه دهانه توسط الگوریتم رقابت استعماری اصلاح شده 75
شکل ‏5‑9 :نمودار تغییرات b بر حسب تعداد محاسبات 77
شکل ‏5‏5‑10: نمودار تغییرات تعداد محاسبات برای CF های مختلف 78
شکل ‏5‑11: نمودار تغییرات تعداد محاسبات برای CF های مختلف در بازه 0 تا 5 79
شکل ‏5‑12: تغییرات تعداد محاسبات برای مقادیر rev مختلف برای قاب 2 دهانه و 3 طبقه 80
شکل ‏5‑13: نمودار تغییرات جواب بهینه برای مقادیر مختلف rev برای قاب 24 طبقه 3 دهانه 81
 


 
 
 
 
فصل اول

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد: برآورد نیروهای طراحی سگمنت‌های بتنی تونل‌ها تحت بارهای لرزه‌ای و ثقلی باتوجه به رفتار غیرخطی و اندرکنش آنها با محیط اطراف

 

 

1         مقدمه

 

1-1     مقدمه

بهینه‌یابی[1] در ریاضیات، اقتصاد، مدیریت به برگزیدن بهترین عضو از یک مجموعه از اعضای دست یافتنی تصریح می کند. در ساده ترین شکل کوشش می گردد که با گزینش نظام مند داده‌ها از یک مجموعه قابل دستیابی و محاسبه مقدار یک ‏تابع حقیقی مقدار بیشینه[2] و کمینه[3] آن به دست آید‎.‎
امروزه بهینه‌یابی در تمامی ابعاد زندگی‌ ما حضور دارد، از مسائل مهندسی‌ و بازار‌های مالی گرفته تا حتی برنامه ریزی برای بهره گیری بهینه از زمان در سفر. ما همیشه درگیر یافتن راهکار برای  کمینه یا بیشینه کردن چیزی هستیم. یک فروشنده کوشش می کند که سود خود را بیشینه کرده و هزینه‌های خود را به کمینه‌ترین حالت ممکن برساند.  در حقیقت ما همواره در حال کوشش برای یافتن راه‌حل‌های بهینه هستیم هرچند لزوما قادر به یافتن چنین راه‌حل‌های نیستیم.
بهینه‌یابی ابزاری مهم تصمیم گیری‌های علمی‌، اقتصادی و حتی اجتماعی می باشد. برای بهره گیری از این ابزار، ما آغاز بایستی تابع هدف[4] برای سنجش عملیات مشخص کنیم که مقداری کمّی‌ از اندازه کارایی روش به ما ارائه می‌دهد. در مسائل مختلف این تابع می‌تواند اندازه سود، مقدار انرژی، زمان و یا در مسائل طراحی سازه وزن سازه باشد. هر کدام از این معیارها می‌‌تواند با یک عدد اظهار گردد. مقدار این تابع به مشخصات معینی از سیستم انجام عملیات بستگی دارد که اصطلاحاً به آن‌ها متغییر[5] اطلاق می گردد. به گونه کلی‌ بهینه‌یابی یعنی یافتن ماکزیمم یا مینیمم برای مسأله مورد نظر با رعایت قیودی[6] که برای متغیرها هست [1].
گاهی اوقات مساله بهینه‌یابی به نام برنامه ریزی ریاضی[7] نیز خوانده می گردد. یک مساله بهینه سازی از نظر ریاضی به صورت زیر اظهار می گردد:
Minimize     f(x)
Subject to   , i=1, 2, 3,…, m           [1-1]
که در آن ، متغیر اصلی و مستقل مسأله می باشد که با تغییر دادن آن مقدار کمینه برای تابع هدف پیدا میشود. تابع هدف به صورت تعریف شده می باشد و دارای مقدار حقیقی می باشد. مجموعه‌ی توابع نیز تعریف شده‌اند تا قیودی به صورت نامساوی به وسیله آن‌ها اظهار گردد. اعداد حقیقی سمت راست این نامساوی‌ها، یعنی ها حدود نامساوی‌ها هستند [2].
 

1-2     ضرورت انجام پژوهش

به علت اهمیت موضوع بهینه‌یابی در علوم مهندسی به ویژه مهندسی سازه، تحقیقات در این زمینه امری ضروریست. گستردگی بسیار زیاد کاربرد بهینه‌یابی و روش‌های بهینه­یابی باعث می گردد که این علم پیشرفت خود را مدیون محققان زیادی در سرتاسر جهان بداند. بدین ترتیب هر تحقیقی هر چند ناچیز می‌تواند در کنار سایر تحقیقات به تدریج باعث پیشرفت بهینه­یابی گردد. در همین راستا در این پایان نامه بر آن شدیم که الگوریتم نو پای رقابت استعماری را به ورطه­ی مطالعه بگذاریم.
 

1-3     اهداف پژوهش

هدف اصلی‌ این پژوهش یافتن راهی‌ جدیدتر، بهتر و در عین حال سریعتر برای طراحی سازه می باشد. برای رسیدن به این هدف، در این پژوهش کوشش‌ بر آن داریم تا با بهره گیری از الگوریتم فرا ابتکاری ICA یا همان الگوریتم رقابت استعماری، که جزو جدیدترین الگوریتم‌های موجود برای عملیات بهینه‌یابی‌ می‌باشد، به این مهم دست پیدا کنیم. این الگوریتم از نظر سرعت نزدیک شدن به جواب بهینه یکی‌ از سریعترین الگوریتم‌های موجود می باشد و در عین حال تعداد محاسبات انجام شده برای رسیدن به جواب نها‌یی به نسبت سایر الگوریتم‌ها به شکل قابل ملاحظه‌ای کمتر می‌باشد.
 

1-4     نوآوری

از الگوریتم رقابت استعماری به مقصود تحلیل و طراحی قاب‌های فولادی که موضوع این پژوهش می‌باشد، پیش از این توسط کاوه و همکاران [2] بهره گیری شده می باشد که در بخش بعد به تبیین آن می‌پردازیم. در این مقاله کوشش‌ بر آن داریم تا با ایجاد تغییراتی که در ساختار و چگونگی عملکرد الگوریتم رقابت استعماری که در ادامه به آن‌ها تصریح می گردد نقاط اشکال این الگوریتم را بر طرف کرده و بر اندازه کارایی و بهروری این الگوریتم بیفزاییم.
 

1-5     ساختار پایان نامه

پس از مقدمه، در فصل 2 مروری بر تحقیقات گذشته انجام شده می باشد. و سپس در فصل 3 تئوری مسئله بهینه‌یابی سازه‌ها و به ویژه سازه‌های اسکلتی به تشریح اظهار شده می باشد به همراه چندین مثال از تحقیقات گذشتگان جهت روشن شدن کامل تئوری پژوهش. در پایان فصل 3 ابزار‌های مورد بهره گیری در این پژوهش معرفی شده اند. سپس، فصل 4 به معرفی الگوریتم‌های پیشنهادی می­پردازد که در واقع نوآوری و ماحصل این پژوهش در همین فصل ارائه می گردد. در فصل 5 چندین مسئله­ی بهینه‌یابی سازه­ای با بهره گیری از روش‌های پیشنهادی حل و در نتایج آن بحث شده می باشد. نهایتاً در فصل 5 نتیجه گیری و پیشنهاداتی برای ادامه پژوهش ازائه شده می باشد.
 
[1] Optimization
[2] Maximum
[3] Minimum
[4] Objective function
[5] Variable
[6] Constraint
[7] Mathematical programming
***ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه :116

قیمت : 14700 تومان

***

دسته‌ها: عمران