مدل سازی در مهندسی
سال:1395 | دوره:14 | شماره:45 |تعداد مقالات:14

نظریه انتخاب پورتفوی بهینه از دهه 1950 تا کنون بخش مهمی از تحقیقات را به خود معطوف کرده است. از جمله مواردی که در اکثر مدل های ارائه شده می توان دید، لحاظ کردن ریسک و بازده سرمایه گذاری در مدل ها می باشد. در این مقاله، یک مدل چند هدفه با محدودیت های مناسب برای ارضای نیازهای سرمایه گذار در نظر گرفته شده است. اهداف در نظر گرفته شده در مدل عبارتند از حداکثر کردن بازده، حداقل کردن ریسک و حداقل کردن تعداد دارایی در پرتفوی است. به منظور حل مدل ارائه شده در این مقاله ابتدا سهام انتخاب شده از بورس اوراق بهادار تهران بوسیله الگوی کلاس بندی به خوشه هایی که از نظر سطح بازده (اختلاف سطوح بازده) به هم نزدیک ترند، انتخاب شده و در خوشه های مورد نظر قرار می گیرند، در مرحله بعد از داخل خوشه های تشکیل شده اولیه، سهام انتخاب می گردد و یک پورتفوی نزدیک به بهینه که ارضا کننده نیاز های مساله باشد تشکیل می شود. از آنجایی که از نظر پیچیدگی محاسباتی جزو گروه NP-hard قرار می گیرد و از طرف دیگر روش های حل دقیق برای مسائل با ابعاد بزرگ کارایی خودشان را از دست می دهند، لذا در این مقاله از الگوریتم فرا ابتکاری شبیه سازی تبرید برای حل مدل استفاده شده و با حل مساله توسط لینگو (Lingo) مورد مقایسه قرار می گیرد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در آیین نامه های زلزله دنیا مقدار نیروی زلزله وارد بر ساختمان بستگی به زمان تناوب سازه دارد، در اکثر این آیین نامه ها برای محاسبه زمان تناوب سازه از روابط تجربی استفاده می شود. این روابط برای سازه هایی که عملکرد دیافراگم آنها صلب می باشد بدست آمده اند. بنابراین استفاده از این روابط برای سازه های با دیافراگم نیمه صلب یا انعطاف پذیر صحیح نمی باشد و باعث خطا در تعیین نیروی زلزله وارد بر سازه می گردد. این مسئله در سازه های سخت مانند سازه های همراه با دیوار برشی یا مهاربندی و سقف های تیرچه ای که در یک جهت دارای صلبیت کمتری هستند و سقف دارای عملکرد نیمه صلب می باشد دارای اهمیت بیشتری است. در این تحقیق زمان تناوب ساختمان های مهاربندی اسکلت فولادی با سقف های تیرچه ای، در دو حالت مدل سازی واقعی ساختمان بدون فرض دیافراگم صلب و مدل سازی ایده آل با فرض دیافراگم صلب مقایسه شده است و نقش انعطاف پذیری دیافراگم بر زمان تناوب سازه مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین روابط ساده شده ای جهت محاسبه سریع و تقریبی زمان تناوب سازه ها ی با دیافراگم های انعطاف پذیر پیشنهاد گردیده است.

احداث سازه ها بر روی خاک های رسی اشباع باعث به هم فشردگی ذرات خاک شده که پدیده تحکیم و نشست خاک را به همراه دارد. یکی از روش های محاسبه نشست، استفاده از شاخص فشردگی است که از طریق آزمایش تحکیم بدست می آید. تعیین این ضریب از طریق آزمایش تحکیم بسیار وقت گیر و پرهزینه بوده به طوری که از گذشته تاکنون روابط تجربی زیادی بیان شده است تا بوسیله آنها بتوان شاخص فشردگی را پیش بینی نمود. در این تحقیق داده های مهم و با ارزشی از نتایج آزمایش تحکیم در نقاط مختلف استان خوزستان جمع آوری گردید و با استفاده از داده های یاد شده مقادیر شاخص فشردگی تعیین شد. سپس با استفاده از تکنیک تطبیق شبکه عصبی مصنوعی و منطق فازی (ANFIS) نتایج، مورد آزمون و ارزیابی قرار گرفت. همچنین در این تحقیق، نتایج کسب شده از سیستم تطبیقی ANFIS با نتایج حاصل از فرمول های تجربی در ارتباط با داده های واقعی مورد مقایسه قرار گرفت. در بهترین حالات خطای برخی از روابط تجربی در منطقه مورد مطالعه در حدود 20 درصد محاسبه شد. این در حالی است که اکثر روابط تجربی در منطقه مورد مطالعه دارای دقت قابل قبولی نستند. نتایج نشان داد که سیستم تطبیقی ANFIS شاخص فشردگی که یکی از پارامترهای مهم و اساسی در برآورد تحکیم خاک های رسی است را با دقت قابل قبولی بر اساس نسبت پوکی اولیه و رطوبت طبیعی پیش بینی می نماید؛ به گونه ای که، در مقایسه با سایر روابط تجربی و شبکه مصنوعی (ANNs) سیستم تطبیقی ANFIS دارای نتایج بهتری است و بر اساس نتایج کسب شده RSME آن حدود 15 درصد و خطای ایجاد شده در حدود 12 درصد است.

در این مقاله، تاثیر فاصله ی لوله های جدار نازک متداخل بر رفتار مکانیکی و جذب انرژی آن ها از طریق شبیه سازی با نرم افزار اجزاء محدود LS-DYNA بررسی شده است. با شبیه سازی دو لوله متداخل جدار نازک استوانه ای از جنس های آلومینیوم و فولاد تحت بار محوری ضربه ای، رفتار جذب انرژی لوله ها با افزایش فاصله آن ها مورد بررسی قرار گرفته است و فاصله بهینه ی لوله ها برای بیشینه کردن مقدار جذب انرژی به دست آمده است. نتایج این تحقیق نشان داد که لوله-های آلومینیومی در هر دو مدل مادی استفاده شده در تحلیل، در یک فاصله تقریبا مشخص و یکسانی از هم دارای بیشترین مقدار جذب انرژی شدند که این فاصله تقریبی همان فاصله 4 تا 5 میلی متری بین دو لوله بود و تعداد چین خوردگی لوله ها نیز در این فاصله ها دارای بیشترین مقدار بود. ولی لوله های فولادی در هر دو مدل مادی در فواصل متفاوتی از هم دارای بیشترین مقدار جذب انرژی شدند اما تعداد چین خوردگی ها در این فاصله ها ثابت و بدون تغییر بود و مچاله شدگی و رفتار کاملا متفاوتی نسبت به لوله های آلومینیومی از خود نشان دادند.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

یکی از ساده ترین وسایلی که برای مکش و پمپ کردن سیال بکار می روند جت اجکتورها هستند. در این تحقیق با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی به شبیه سازی عددی جت اجکتور مادون صوت هوا-هوا پرداخته شده است. معادلات ناویراستوکس، پیوستگی و انرژی با شرایط مرزی بدون لغزش در دیواره حاکم می باشند. شبیه سازی عددی به صورت سه بعدی صورت گرفته و جریان پایا، لزج و مغشوش فرض شده است. به منظور شبیه سازی اغتشاشات از معادلات ناویراستوکس میانگین گیری شده رینولدز K-e Standard، K-e RNG، K- e Realizable، K- w Standard و K-w SST استفاده شده است. ضریب اجکتینگ برای نسبت های فشار متفاوت پارامتر موثری بود که از آن برای صحه گذاری نتایج عددی استفاده گردید. میزان خطا برای مدل توربولانسی K-e RNG کمینه بوده لذا در ادامه، از این مدل به منظور شبیه سازی اغتشاشات استفاده شده است. پس از معتبر سازی نتایج به بررسی پارامتر هندسی تاثیر قطر خروجی دیفیوزر و زاویه واگرایی بر کارآیی جت اجکتور مادون صوت هوا-هوا پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که علاوه بر زاویه واگرایی، قطر خروجی دیفیوزر تاثیر قابل توجهی بر عملکرد و راندمان این نوع دستگاه ها دارد.

همانطور که نیاز به طراحی لرزه ای سازه های مقاوم در برابر زلزله روز به روز افزایش می یابد، مطالعات آزمایشگاهی و عددی فراوانی نیز برای تخمین و برآورد پاسخ غیر خطی این نوع سازه ها انجام می پذیرد. دیوارهای برشی بتنی با توجه به نسبت ارتفاع به عرض به دو دسته ی دیوارهای برشی بلند وکوتاه تقسیم می شوند. دیوارهای برشی بلند با نسبت ابعادی بزرگتراز 2، رفتار عمدتا خمشی و دیوارهای برشی کوتاه با نسبت ابعادی کوچکتر از 2، عمدتا رفتار برشی دارند. در این مقاله رفتار دیوارهای برشی کوتاه بتن آرمه، به کمک برنامه المان محدودغیر خطی ATENA 3D مورد بررسی قرار گرفته و ضمن ارزیابی نوع گسیختگی و مقاومت برشی نهایی و پسماند، تاثیرپارامترهایی نظیر تمرکز میلگردهای طولی و عرضی در لبه دیوار، استفاده از میلگردهای قطری و تغییر فواصل میلگرد های افقی و عمودی بر روی رفتار دیوارهای برشی کوتاه مطالعه می شود. نشان داده می شود که برخلاف دیوارهای بلند، تمرکز میلگردها در لبه دیوار راه حل مناسبی برای افزایش شکل پذیری نمی باشد.

امروزه شیرهای فشارشکن در بسیاری از صنایع مانند نیروگاه ها، پالایشگاه ها و صنایع مشابه استفاده می شود که بسیاری از آنها دارای شکل های هندسی سنتی مانند شیرهای پروانه ای است. متاسفانه بدلیل طراحی خاص این شیرها، در آنها کاویتاسیون ایجاد شده و باعث سایش و خرابی زود هنگام می شود. در دهه اخیر نسل جدیدی از شیرهای کنترلی طراحی شده اند که با توجه به هندسه جدیدشان باعث کاهش تدریجی فشار سیال شده و مانع ایجاد کاویتاسیون و سایش می شوند. در این مقاله مسیر سیال در یک شیر لابیرنتی با استفاده از روش تاگوچی بهینه سازی شده است. برای این منظور چهار پارامتر مختلف شامل ارتفاع کانال، تعداد گوشه های مسیر، شعاع گوشه ها و مساحت مقطع ورودی به عنوان پارامترهای تاثیرگذار بر فشار خروجی شیر در نظر گرفته شده است. هر پارامتر دارای سه سطح می باشد و توسط یک آرایه استاندارد تاگوچی، ترتیب اهمیت هر یک از این چهار مورد بر فشار خروجی تعیین شده است. با استفاده از نتایج بدست آمده، هندسه بهینه پیش بینی شده است. سپس با استفاده از شبیه سازی در نرم افزارهای انسیس و سالیدورکز، هندسه بهینه پیش بینی شده صحت سنجی شده است.

فرآیند توسعه محصول دارای پیچیدگی خاص خود می باشد. این پیچیدگی هم می تواند ناشی از همپوشانی و هم به دلیل وابستگی متقابل (مزدوج بودن) بین فعالیت های موجود در یک فرایند توسعه محصول باشد. همپوشانی از یک طرف ممکن است مدت زمان یک پروژه را کاهش دهد اما از طرف دیگر خطر دوباره کاری را ایجاد می کند. علاوه بر این مزدوج بودن فعالیت ها نیز یکی دیگر از دلایل دوباره کاری محسوب می شود. این تکرار و دوباره کاری ناشی از همپوشانی و مزدوج بودن فعالیت ها منجر به افزایش زمان و هزینه پروژه می گردد. در این تحقیق برای بررسی ویژگی های فرایند توسعه محصول و همچنین ایجاد تعادل بین مدت زمان و هزینه اجرای یک پروژه توسعه محصول، یک مدل ریاضی ارائه گردیده است. با توجه به همپوشانی و میزان وابستگی متقابل بین فعالیت ها چهار نوع از حالت های زمانی مدل شده است. در ادامه به منظور راستی آزمایی، مدل فوق در نرم افزار متلب پیاده سازی شده و یک مثال نمونه حل گردیده و مشاهده می شود که مدل ارائه شده به سادگی قادر به محاسبه زمان و هزینه فرایند در حالات چهارگانه می باشد.

در این مقاله یک چهار برابر کننده ولتاژ جدید پیشنهاد می گردد که می تواند بعنوان ساختار تقویت کننده در مبدلهای حوزه زمان و ولتاژ مانند مبدلهای آنالوگ به دیجیتال و مبدلهای زمان به دیجیتال مورد استفاده قرار گیرد. تقویت کننده ها در مبدلهای حوزه زمان و ولتاژ برای افزایش رزولوشن و دقت مورد استفاده قرار می گیرند. کاربرد اصلی این نوع از تقویت کننده ها در ساختار مبدلهای آنالوگ به دیجیتال و زمان به دیجیتالی است که از تکنیکهای پایپ لاین و درونیاب برای افزایش رزولوشن و دقت بهره می برند. در این نوع از مبدلها باقیمانده در هر طبقه توسط تقویت کننده ای با ضریب تقویت طراحی شده مشخص تقویت شده و به طبقه بعد بعنوان سیگنال ورودی انتقال می یابد. این امر موجب می شود که یک مبدل پایپ لاین و یا درونیاب بتواند از طبقاتی با ساختار مداری مشابه استفاده نماید. تقویت کننده پیشنهادی از تکنیک پمپ بار برای تقویت ولتاژ ورودی استفاده می کند. از ویژگیهای تقویت کننده پیشنهادی می توان به تقویت دقیق ولتاژ ورودی، حساسیت کمتر به تغییرات پروسه، منبع تغذیه و دما، رنج خطی سازی مناسب و تاخیر ورودی–خروجی کم که سبب افزایش رنج دینامیکی مبدل می شود اشاره نمود.

در سال های اخیر صنعت برق در برخی از کشورهای دنیا به روش های مختلفی به یک بازار رقابتی انرژی تبدیل شده است که در اصطلاح به آن صنعت برق تجدید ساختار شده اطلاق می شود. برای حفظ پایداری شبکه های قدرت و انتقال توان مطمئن، افزون بر تامین توان اکتیو نیاز به تامین توان راکتیو نیز می باشد که برای بهبود ایمنی سیستم بایستی توسط بهره بردار سیستم قدرت بصورت بهینه تامین گردد. در این مقاله رویکردی برای تنظیم مدیریت توان راکتیو به عنوان یک مساله درازمدت و غیرخطی در سیستم مورد مطالعه ارائه خواهد شد. لذا مساله برنامه ریزی و توسعه شبکه بازار برق با توزیع بهینه توان راکتیو به یک مساله بهینه سازی غیرخطی تبدیل گشته و از الگوریتم جدید بویایی کوسه بر اساس معیار پارتو سعی در حل این مساله با در نظر گرفتن قیود عملی و غیرخطی شده است. به منظور بررسی و نشان دادن قابلیت های الگوریتم مورد نظر از معیارهای مختلف در سیستم های مورد مطالعه برای بررسی انحراف معیار و خطاهای ایجاد شده استفاده شده است. جستجوی مناسب با سرعت بالا، به گزینی بهترین جواب و ارتقا و تقاطع نسل ها از ویژگی های بارز این روش می باشد.