بهینه سازی توپولوژی بر اساس قابلیت اعتماد، منجر به یک توپولوژی بهینه با ارضای قیودی که شامل عدم قطعیت متغیرهاست، می گردد. به دلیل عدم قطعیت های ذاتی از قبیل بارگذاری خارجی، خواص مصالح و کیفیت ساخت، نمونه های اولیه و اعضا تولید شده ممکن است عملکردهای مورد نیاز را ارضا نکنند. در بهینه سازی توپولوژی بر اساس قابلیت اعتماد، هرکدام از این پارامترهای عدم قطعیت به عنوان متغیر تصادفی در نظر گرفته می شود و قیود قابلیت اعتماد، به منظور حاصل شدن سازه قابل اعتمادتر در فرمول بندی مساله بهینه سازی توپولوژی استفاده می شود. در این مقاله، به منظور به دست آوردن توپولوژی قابل اعتماد در دو سازه پل، بهینه سازی توپولوژی بر اساس قابلیت اعتماد از روش ریز ساختارهای ایزوتروپیک جامد با جریمه، استفاده شده است. روش های قابلیت اعتماد مرتبه اول و دوم به عنوان روش های تحلیل قابلیت اعتماد، به منظور در نظر گرفتن پارامترهای عدم قطعیت مربوط به بارگذاری، مدول یانگ و ضخامت استفاده می شود. مشخص شد که در توپولوژی های بهینه به دست آمده به وسیله بهینه سازی توپولوژی بر اساس قابلیت اعتماد، مقادیر نرمی بالاتر از مقادیر متناظر به دست آمده از روش بهینه سازی توپولوژی قطعی می باشد و با افزایش تعداد پارامترهای عدم قطعیت، نرمی سازه بیشتر می گردد.

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

بهینه سازی توپولوژیبراساسقابلیتاطمینان(RBTO)برایبه دستآوردنتوپولوژی بهینهبادرنظرگرفتنعدم قطعیت، در متغیرهای طراحیاستفاده می شود. بیشتر سازه های واقعی در معرض بارهای مختلف در زمان های مختلف قرار می گیرند و به عنوان سازه های دارای بار چندگانه شناخته می شوند. بهینه سازی توپولوژی سازه های دارای بار چندگانه، می تواند با در نظر گرفتن بارها به طور هم زمان و یا در زمان های مختلف و استفاده از ضرایب وزنی صورت گیرد. در این مقاله الگوریتمی برای پیاده سازی RBTO جهت به دست آوردن توپولوژی بهینه سازه های دارای بار چندگانه پیشنهاد می شود. توپولوژی حاصل از اعمال بارها به طور هم زمان با توپولوژی حاصل از اعمال بارها در زمان های مختلف (استفاده از ضرایب وزنی)، در سازه های دارای بار چندگانه و همچنین توپولوژی حاصل از RBTO و بهینه سازی توپولوژی قطعی (DTO) مقایسه می شود. نتایج نشان می دهد، توپولوژی حاصل از استفاده ضرایب وزنی نسبت به زمانی که یکی از بارها به تنهایی به سازه وارد می شود، بسیار پایدارتر است.

بهینه سازی و قابلیت اطمینان دو کلید اساسی در طراحی سازه ای است. بهینه سازی توپولوژی بر اساس قابلیت اطمینان روشی قوی و امیدبخش برای پیدا کردن توپولوژی بهینه با در نظر گرفتن عدم قطعیت است. در این مقاله به جای تقریب تابع حالت حدی و سپس استفاده از الگوریتم های جستجوی محتمل ترین نقطه شکست که به طور معمول در بهینه سازی توپولوژی بر اساس قابلیت اطمینان مورد استفاده قرار می گیرد، از الگوریتم ازدحام ذرات با بهره گیری از روش اندازه گیری عملکرد پیشنهاد می شود. در الگوریتم پیشنهادی نیاز به استفاده از ضریب جریمه که انتخاب مناسب آن در همگرایی فرایند جستجو بسیار مهم است، نمی باشد. علاوه بر آن نیاز به تقریب تابع حالت حدی، محاسبه مشتقات تابع حالت حدی نسبت به متغیرهای تصادفی و هم چنین مشکل همگرایی روش های جستجوی محتمل ترین نقطه شکست برای توابع حالت حدی پیچیده را ندارد. در این مقاله بهینه سازی توپولوژی بر اساس قابلیت اطمینان با استفاده از بهینه سازی دو جهتی تکاملی سازه ها با طرح فیلتر بهبود یافته ارائه می شود. توپولوژی به دست آمده با بهینه سازی توپولوژی بر اساس قابلیت اطمینان با توپولوژی به دست آمده از بهینه سازی توپولوژی قطعی مقایسه می شود. نتایج نشان می دهد الگوریتم ازدحام ذرات می تواند به طور موثر در بهینه سازی توپولوژی بر اساس قابلیت اطمینان به کار گرفته شود و استفاده از آن نیز ساده و آسان است.

امروزه بهینه سازی بر پایه توانایی اعتماد (RBDO) یکی از مساله های مهمی است که امکان دستیابی به هم سنگی میان ایمنی بالا و کاهش وزن را فراهم آورده است. با توجه به وجود عدم قطعیت در مساله های مهندسی طرح بهینه سازه باید به گونه ای باشد که توانایی اعتماد سازه از حد مشخصی کمتر نشود. مقاله حاضر به بهینه کردن وزن گونه ای از پانل ساندویچی پرداخته است. نخست مساله با الگوریتم موروثی حل شده، سپس با استفاده از روش تودرتو با تحلیل توانایی اعتماد به صورت مستقیم (RIA)، روش تودرتو با تحلیل توانایی اعتماد به صورت وارون  (PMA)و روش طراحی فضای مطمئن(RDS) ، وزن پانل با توجه به شاخص توانایی اعتماد موردنظر بهینه شده است. نتیجه های به دست آمده از روش های فوق الذکر و روش الگوریتم موروثی با هم مقایسه شده است. نتیجه ها نشان داد پانل با شمار نیم موج های هسته بیشتر، اگر محدودیت فضائی در طراحی وجود نداشته باشد، در فراهم کردن شاخص توانایی اعتماد به ویژه در بارهای بالاتر کارائی بهتری خواهد داشت.

محاسبه وزن مواد بار کوره های ذوب، اغلب از راه موازنه جرم ساده عناصر آلیاژی در مواد ورودی و مذاب خروجی انجام می شود. اما در فرایندهای ذوب، پیچیدگی ها و پدیده های گوناگونی هست که اغلب در محاسبات موازنه جرم نادیده گرفته می شود و سبب عدم اطمینان در محاسبه بار کوره می گردد. خطای محاسبه، باعث اصلاح چندباره ذوب، تأخیر در تخلیه، افزایش هزینه و کاهش کیفیت مذاب می شود. در پژوهش حاضر تلاش بر این بوده که پیچیدگی ها و جنبه های مهم مساله ذوب، که اغلب نادیده گرفته شده، در کوره شناسایی و در یک مدل ریاضی مناسب درنظر گرفته شود. هدف پژوهش حاضر توسعه مدلی است، که نه تنها وزن مواد اولیه برای ترکیب شیمیایی ذوب هدف را بهینه سازی کند، بلکه هدررفت ناهمگن عناصر آلیاژی، ناخالصی های غیرفلزی مواد بار، و اصلاح ذوب اولیه در کوره را نیز درنظر بگیرد. این مقاله، یک مدل بهینه سازی استاندارد و یک الگوریتم حلقه ی تکرار برای موازنه جرم غیرخطی مساله ذوب ارایه می کند. یک مساله ذوب آلیاژ برنج با 7 عنصر آلیاژی و 8 نوع مواد بار در مقیاس صنعتی طرح و بررسی گردید، تا کارکرد مدل را مورد آزمایش قرار دهد. نتایج عددی مدل کسر وزنی مواد اولیه، و وزن و ترکیب شیمیایی ذوب اصلاح شده را با کمترین هزینه مواد نشان می دهد. تحلیل بهینه بودن جواب، تایید کرد که کمترین مقدار هزینه به دست آمده است. مدل استاندارد غیرخطی، ابزاری قابل اعتماد و سریع برای بهینه سازی هزینه و محاسبه بار کوره است که پتانسیل های قابل توجهی برای کاهش هزینه و تسهیل اتوماسیون صنعتی فرایند ذوب ایجاد می کند.

در این کار از مزایای استفاده همزمان از رویکرد بیوریفاینری و بهینه سازی برای دست یابی به کارایی فرآیند کل مطلوب استفاده شد. ابتدا از فرآیند تغییر pH قلیایی کمک شده با التراسونیک و بهینه سازی آن به منظور کمک به بیشینه کردن درصد بازدهی استخراج و شاخص سفیدی پروتئین های عضله فانوس ماهی گونه B. pterotum استفاده شد. استراتژی بهینه انتخاب شده با مشخصات بدین شرح؛ نسبت حلال به جامد ml g-1 6، pH انحلال 5/11، توان التراسونیک W 310 ؛ و pH ترسیب 8/5 و با مطلوبیت 84/0؛ بازدهی 53 درصد و شاخص سفیدی 81/76 را ارائه کرد. از این پروتئین در ترکیب با کلاژن هیدرولیز شده در تهیه ژل های حرارتی استفاده شد. نتایج نشان داد ژل حاصل از پروتئین ایزوله نیروی شکست و تغییر شکل را به ترتیب در حدود 123 g و 12/10 میلی متر ارائه کرد. افزودن کلاژن هیدرولیز شده سبب بهبود نیروی شکست (تا سطح 2% وزنی/وزنی) و مقدار تغییر شکل (تا سطح 10% وزنی/وزنی) شد. کلاژن هیدرولیز شده همچنین تا حدودی بر ویژگی های رنگ و شاخص سفیدی و همچنین بر ظرفیت نگهداری آب در ژل ها اثر مثبت داشت. بنابراین می توان عنوان کرد با اتخاذ یک تکنیک جدید استخراج مثل التراسونیک در کنار فرآیند تغییر pH و متعاقبا بهینه سازی آن و همچنین استفاده از رویکرد بیوریفانری به منظور استفاده همزمان از پروتئین های عضله و بافت پیوندی موجود در زیست توده ماهی؛ می توان گامی مهم در جهت حرکت به سمت scale-up (صنعتی کردن مقیاس تولید)کردن فرآیند برداشت.

در این مقاله بهینه سازی ستون ها بر اساس قابلیت اعتماد تحت بار کمانش با استفاده از روش بهینه سازی تکاملی سازه ها انجام شده است. برای محاسبه ی معیار اطمینان سازه روش قابلیت اعتماد هاسوفر-لیند مورد استفاده قرار گرفته و نتایج آن با روش مونت کارلو مقایسه شده است. همچنین برای تقریب تابع حالت حدی از روش پاسخ سطح استاندارد با استفاده از طرح مرکب مرکزی استفاده شده است. بهینه سازی ستون های تحت بار کمانش با مقاطع و شرایط مرزی متفاوت در نظر گرفته می شود، به نحوی که حجم کلی سازه ثابت بماند. با ادغام روابط مربوط به قابلیت اعتماد در بهینه سازی، شکل بهینه ی ستون تحت بار کمانش بر اساس قابلیت اعتماد بدست می آید. در ادامه طرح بهینه بدست آمده از بهینه سازی قطعی و بهینه سازی بر اساس قابلیت اعتماد با هم مقایسه می شوند. مثال های عددی نشان میدهد که مقدار ظرفیت بار کمانش ستون ها در مقایسه با حالت اولیه افزایش می یابد. همچنین به دلیل در نظرگرفتن قابلیت اعتماد، طراحی نسبت به حالت قطعی قابل اعتمادتر می شود.

روش مرتبه ی اول هاسفر لین ـ راکیویتز فیسلر به شکل گسترده یی در تحلیل قابلیت اعتماد سازه ها استفاده شده است. با این حال، مرتبه ی بالای غیرخطی بودن تابع حالت حدی می تواند به ناپایداری حل مسئله در الگوریتم های بهینه سازی غیرخطی منجر شود. مطالعه ی حاضر قصد دارد تا ویژه سازی یک الگوریتم بهینه سازی غیرخطی عددی جهت یافتن نقطه ی طراحی در فضای استاندارد نرمال و احتمال شکست متناظر با آن را در قالب یک ساختارسازی جدید ارائه کند. روش برنامه ریزی توالی کمینه ی مربعات برای حل یک مسئله ی قابلیت اعتماد سازه ها، دارای همگرایی سریع و کارایی بالا در مرحله ی خطی سازی تابع حالت حدی است. روش مذکور، مسئله ی اولیه را با یک مسئله ی خطی کمینه ی مربعات از طریق گسسته سازی های پایدار برای ماتریس هسیان جایگزین می کند و همواره یک حل پایدار را نتیجه می دهد. بعد از دستیابی به پاسخ در مرحله ی خطی سازی، روش میانگین موردانتظار احتمالاتی با در نظر گرفتن ماتریس هسیان و فضای دوران یافته استفاده شده است، تا دقت محاسباتی پاسخ به دست آمده را به دقتی نزدیک به روش شبیه سازی مونت کارلو اصلاح کند.