یکی از روش های پیشنهادی برای کاهش وزن سازه ها، معرفی فضاهای خالی در سازه است. این موضوع ایده ی اولیه شکل گیری بهینه سازی توپولوژی است. یکی از مشکلاتی که در مسائل بهینه سازی توپولوژی با المان های چهارضلعی مشاهده می شود، مسئله ی ایجاد پدیده ی شطرنجی است. به طورکلی گسسته سازی که تخمین بهتری از دامنه پیوسته ارائه دهد، ایجاد پدیده ی شطرنجی را کاهش می دهد. یک راهکار برای جلوگیری از پدیده ی شطرنجی در مسائل بهینه سازی توپولوژی استفاده از المان های چندضلعی است. در این مقاله، دو مثال با دامنه طراحی محدب و غیر محدب برای بررسی کاربرد المان های چندضلعی غیریکنواخت در بهینه سازی توپولوژی چندهدفه تحلیل شده و نتایج نشان دهنده کاهش زمان محاسبات و بهبود نمودار پارتو با المان غیریکنواخت می باشند.

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.

روش های بهینه سازی توپولوژی قادرند طرح هایی را با بهترین طرح سازه برای عملکردهای سازه ای مورد نیاز پیدا کنند. یکی از این روش ها، بهینه سازی تکاملی سازه هاست. بهینه سازی ﺗﮑﺎﻣﻠﻲ سازه ها ﺑه معنای ﺣﺬﻑﻣﻮﺍﺩ ناﮐﺎﺭﺁﻣﺪ ﺍﺯﺳﺎﺯﻩ است به طوری که ﻧﺘﺎﻳﺞ به دست آمده ﺩﺭ ﻫﺮ ﻣﺮﺣﻠﻪﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﻃﺮﺡﺑﻬﻴﻦ ﭘﻴﺶ می روند. بهینه سازی ﺗﮑﺎﻣﻠﯽ سازه ها ﺑﺎ ﺭﺍﻫﺒﺮﺩ دو جهتی ﺷﮑﻞ بهبودیافته ی ﺭﻭﺵ بهینه سازی تکاملی سازه ها ﺍﺳﺖﮐﻪ ﻋﻼﻭﻩ ﺑﺮﺣﺬﻑ ﺍﻟﻤﺎﻥ، قابلیت ﺍﺿﺎﻓﻪ ﮐﺮﺩﻥﺍﻟﻤﺎﻥ ﺭﺍ ﻫﻢﺩﺍﺭﺩ. تاکنون ﻓﺮﺍﻳﻨﺪ ﺣﺬﻑﻭ ﺍﺿﺎﻓﻪﮐﺮﺩﻥ ﺍﻟﻤﺎﻥﺑﺎ روش های ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻭﺑﺮﺍﻱ ﺍﻧﻮﺍﻉﻣﻌﻴﺎﺭﻫﺎﻱ بهینه سازی انجام شده ﺍﺳﺖ. در این پژوهش مسئله بهینه سازی با معیار سفتی برای سازه های غیرخطی هندسی، غیرخطی وابسته به ماده و ترکیب غیرخطی هندسی و مادی انجام شده است. برای اثبات صحت و کارایی الگوریتم، عمل بهینه سازی روی چند سازه در دو حالت خطی و غیرخطی انجام شده و نتیجه های به دست آمده با طرح های بهین پیشنهادشده با استفاده از روش های دیگر مقایسه شده است. شکل بهین در دو حالت خطی و غیرخطی به طور محسوسی متفاوت و برای تحلیل غیرخطی نامتقارن به دست می آید. زمان اجرای برنامه در حالات غیرخطی بیشتر از حالت خطی است ولی با تحلیل غیرخطی سازه ها یک طرح بهین با سفتی بیشتر به دست می آید. در ادامه به تحلیل خطی و غیرخطی در بهینه سازی شکل سازه ها پرداخته شده است. هدف پیدا کردن بهترین شکل فیلت و حفره است به گونه ای که تنش بیشینه به کمترین مقدار خود برسد. نتیجه ها نشان می دهد که بهینه سازی تکاملی سازه ها توانایی خوبی در بهینه سازی شکل فیلت ها در سازه های غیرخطی دارد.

در این مقاله بهینه سازی چند هدفه فرآیند اکستروژن پیچشی برای یک قطعه آلومینیومی بررسی شده است. زاویه اکستروژن، ضریب اصطکاک و سرعت بارگذاری به عنوان متغیرهای طراحی و کرنش ایجاد شده، میزان همگنی کرنش و نیروی اکستروژن به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شده اند. ابتدا چندین نمونه به وسیله روش المان محدود شبیه سازی شدند و با استفاده از نتایج شبیه سازی، یک شبکه عصبی مصنوعی برای مدل سازی فرآیند اکستروژن پیچشی با موفقیت آموزش داده شد. سپس بهینه سازی چند هدفه توسط روش الگوریتم ژنتیک و تلفیق آن با شبکه عصبی مصنوعی آموزش دیده شده انجام شد. نتایج نهایی به صورت نقاط غیرمغلوب پرتو استخراج شده و به کمک دیاگرام های سطح محدوده بهترین مقدار برای زاویه اکستروژن، ضریب اصطکاک و سرعت حرکت پانچ به ترتیب در حدود 45o، 0.7 و 7mm/s به دست آمد. در خاتمه با تشکیل و آنالیز سطوح پاسخ برای هر یک از توابع هدف، نشان داده شد که زاویه اکستروژن و ضریب اصطکاک موثرترین پارامترهای فرآیند برای اکستروژن پیچشی در دمای اتاق هستند.

سهولت تبدیل برق به سایر انرژی ها موجب وابستگی شدید فعالیت های بشر به آن شده است. مسائل زیست محیطی، محدودیت منابع، توزیع ناعادلانه منابع و وابستگی شدید اقتصاد کشورها به انرژی موجب توجه بیشتر به بهینه سازی ترکیب منابع تولید کننده برق شده است. همچنین با توجه به اینکه در سیاست گذاری و برنامه ریزی های جامع، اهداف متعدد و متفاوتی مطرح می شود که گاها در تضاد با یکدیگر هستند؛ این موضوع که بهینه سازی ترکیب بهینه سبد تولید انرژی بر مبنای چه هدفی انجام شود، بسیار مهم است. در این پژوهش سبد تولید برق، ترکیبی از گروه انرژی های فسیلی، تجدیدپذیر و هسته ای در نظر گرفته شده است و بهینه سازی با بکارگیری روش الگوریتم ژنتیک (در 700 رشته 200 کروموزمی) با استفاده از نرم افزار متلب در دو حالت تک هدفه (GA) و چند هدفه (NSGA-II) برای ایران طی دوره 1403-1397 مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. ترکیب سبدهای بهینه سازی شده با روش بهینه سازی چند هدفه، نسبت به روش های تک هدفه از توازن کمتری برخوردار است، زیرا در این روش مجموعه ای از راه حل ها معرفی می شود که هر کدام، یکی از اهداف را در سطح قابل قبولی برآورده می کنند. به عبارتی دستیابی به نقاط بهینه عمومی محتمل تر از حالت تک هدفه است؛ زیرا بهینه سازی تک هدفه معمولا نقاط بهینه محلی را معرفی می کند و موجب گمراهی و دور شدن از هدف اصلی می شود. از این رو قویا بکارگیری بهینه سازی چندهدفه جهت بهینه سازی سبد تولید برق کشور توصیه می شود.

این مقاله به بررسی مسائل بهینه سازی چندهدفه استوار غیرمحدب/غیرهموار با محدودیت های مساوی و نامساوی نامعین می پردازد. ابتدا با به کارگیری بعضی ابزارهای پیشرفته آنالیز تغییراتی از قبیل اصل تخمین اکسترمال و قاعده جمع فازی ضعیف برای زیردیفرانسیل فرشه، یک شرط بهینگی لازم فازی برای مسئله بهینه سازی چندهدفه غیرمحدب / غیرهموار را بدون هرگونه محدودیت به مفهوم زیردیفرانسیل فرشه بدست می آوردیم. سپس با بهره گیری از شرط بهینگی لازم فازی بدست آمده، نسخه غیرهموار قاعده فرما و همچنین فرمول های زیردیفرانسیل حدی برای یک خانواده نامتناهی از توابع غیرهموار، یک شرط بهینگی لازم برحسب زیردیفرانسیل حدی برای جواب های کارای استوار ضعیف مسئله مورد نظربدست می آوریم. بعلاوه، مثالی به منظورنشان دادناین شرط برای یک مسئله بهینه سازی چندهدفه نامعین شامل محدودیت های مساوی و نامساوی ارائه می گردد. در نهایت، شرایط کافی برای جواب های کارای استوار ضعیف و جواب های کارای استوار این مسائل، با ارائه مفاهیم جدید تحدب تعمیم یافته مورد بررسی قرار می گیرد.

از آنجایی که بهینه­سازی توپولوژی قطعی یا به اختصار بهینه­سازی توپولوژی (TO) عدم قطعیت در سازه شامل مواد، بارگذاری و ابعاد هندسی را در نظر نمی­گیرد، ممکن است به یک طراحی بهینه با کمترین حالت اعتماد و ایمنی منجر شود. برای رفع این مشکل از بهینه سازی توپولوژی مبتنی بر قابلیت اطمینان (RBTO) استفاده می شود که در حقیقت ترکیب روش های بهینه­سازی توپولوژی با روش های طراحی مبتنی بر قابلیت اطمینان (RBDO) بر اساس یک چارچوب و فرایند ریاضی است. در این مقاله با به کارگیری چهار روش بهینه­سازی توپولوژی شامل: آستانه سطح ایزو پویا (MIST) ، روش SIMP، روش تکاملی بهینه سازی سازه ای- اجزای محدود توسعه یافته (XFEM-ESO) و تنظیم سطح (LS) و با درنظرگرفتن یک قید یا تابع هدف به روش دوبخشی یک کسر حجمی (Vf) بهینه برای بهینه­سازی توپولوژی به دست می آید. سپس به کمک کسر حجمی متوسط (Vf)، بهینه سازی توپولوژی انجام گرفته و نتایج بهینه آن توسط روش پیشرفته تحلیل قابلیت اطمینان مقدار متوسط شتاب دهنده پویا (ADMV) و با درنظرگرفتن عدم قطعیت ها و انحراف معیار جهت استخراج محتمل ترین نقاط احتمال (MPP) مورد استفاده قرار می گیرد. با داشتن محتمل ترین نقطه احتمال و قید، الگوریتم دوبخشی مجدد مورد استفاده قرار گرفته و کسر حجمی بهینه برای مدل بهینه سازی توپولوژی مبتنی بر قابلیت اطمینان و درنتیجه شکل بهینه روش بهینه سازی توپولوژی مبتنی بر قابلیت اطمینان به دست می آید. مثال های متعددی برای اعتبارسنجی و تأیید قابلیت بهینه سازی روش بهینه سازی توپولوژی مبتنی بر قابلیت اطمینان با یک سازه مدل و روش های ذکر شده بهینه­سازی توپولوژی ارائه می شوند و نتایج با هم مقایسه می شوند. نتایج نشان می دهند که ترکیب روش های طراحی مبتنی بر قابلیت اطمینان و بهینه­سازی توپولوژی می تواند به سازه­های مستحکم، پایدار، ایمن و مطمئن کاملاً متفاوت از نتایج بهینه­سازی توپولوژی منجر شود.