در صنایعی که عملیات ساخت و مونتاژ باید با دقت بالا و در ابعاد میکرو صورت گیرد، انتقال و جابجایی کنترل شده و دقیق قطعات در ابعاد میکرو به شدت مورد نیاز است. برای این منظور از مکانیزم های یکپارچه میکروگریپر استفاده می گردد. در این مقاله با استفاده از روش بهینه سازی توپولوژی چندهدفه، میکروگریپری با مکانیزم یکپارچه طراحی گردیده است. معمولا سازه های استخراج شده با استفاده از تکنیک های بهینه سازی در طراحی توپولوژی سازه ها، دارای اشکالاتی هستند. از جمله اتصالات گره با گره به جای اتصال صحیح المان ها و همچنین وجود مرزهای پلکانی به دلیل تحلیل مسئله به صورت المان محدود. از این رو در این مقاله با استفاده از یک الگوریتم جدید اصلاح مرز سازه، شکل نهایی مکانیزم به گونه ای استخراج می گردد که برای ساخت نهایی آماده گردد. برای این منظور از روش برازش منحنی استفاده شده است تا از طریق کمینه نمودن مجموع خطای مربعات، پروفیل مرز سازه اصلاح گردد، به گونه ای که سازه پس از اصلاح مرز از حالت بهینه خارج نشده و حتی توابع هدف مورد استفاده در طراحی میکروگریپر، بهبود داده شوند. در انتها با مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی های عددی و تست های تجربی و آزمایشگاهی، عملکرد سازه میکروگریپر مورد بررسی قرار گرفته و انطباق مناسبی بین نتایج مشاهده شده است.

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.

سیستم سری-موازی سیستمی است که شامل چند زیرسیستم بوده که به صورت سری به هم وصل شده اند و در هر زیرسیستم، مؤلفه ها به صورت موازی به هم متصل هستند. مسئله تخصیص افزونگی شامل انتخاب بهینه تعداد افزونگی برای تخصیص دادن در هر زیر سیستم می باشد به طوری که قابلیت اعتماد سیستم سری-موازی بیشینه و هزینه کل آن کمینه گردد. در این تحقیق روش های مختلفی از جمله روش تابع ضرر، روش مجموع وزن دار و روش برنامه ریزی آرمانی برای حل مسئله تخصیص افزونگی مورد استفاده قرار می گیرد و در نهایت این روش ها مقایسه شدند. در بین روش های ارائه شده، روش برنامه ریزی آرمانی از روش مجموع وزن دار مناسب تر و بهتر است زیرا هم زمان کمتری برای محاسبات به خود اختصاص می­دهد و هم مقدار قابلیت اعتماد سیستم بالاتری را نشان می دهد. همچنین جواب های بهینه به دست آمده با توجه به نوع انتخاب پارامترها متفاوت بوده که در روش برنامه­ریزی آرمانی، با انتخاب هر پارامتری به دلخواه، زمان محاسبه صفر (با دقت 000001/0) ثانیه بوده است در صورتی که در روش مجموع وزن دار هرچه پارامترها را تغییر می دهیم، زمان محاسبه تغییر پیدا می کند. یکی از مزیت های روش برنامه ریزی آرمانی نسبت به روش تابع زیان و روش مجموع وزن دار این است که در روش برنامه ریزی آرمانی با انتخاب آرمان ها برای توابع هدف کاری می کنیم که اگر مسئله به آرمان نرسد، جوابی نزدیک به آرمان را ارائه دهد.

مقدمه و هدف: سیستم های توزیع آب به دلیل ماهیت گسترده جغرافیایی، نسبت به ورود آلودگی های عمدی و یا تصادفی بسیار آسیب پذیر هستند. وجود چنین تهدیدهایی می تواند اعتماد عمومی نسبت به سیستم توزیع آب را تحت تأثیر قرار دهد. سیستم هشدار آلودگی شامل استقرار حسگرهایی در شبکه توزیع آب است که باعث قطع شبکه آب رسانی در زمان وقوع آلودگی می شوند. با توجه به هزینه زیاد خرید، نصب و نگه داری چنین حسگرهایی، باید نسبت به انتخاب محل نصب آن ها دقت شود، به نحوی که نصب حسگرها باعث کاهش شدت تلفات و خسارات احتمالی شود. محاسبه محل استقرار این حسگرها بر اساس یکی از اهداف کاهش زمان تشخیص آلودگی، افزایش پوشش حسگرها، کاهش حجم آب آلوده مصرف شده و یا چند هدف همزمان، می تواند انجام شود. مواد و روش ها: در این پژوهش با استفاده از مدل بهینه سازی چند هدفه الگوریتم جستجوی هماهنگ به محاسبه محل استقرار بهینه حسگرهای تشخیص آلودگی بر اساس دو معیار الف-کاهش زمان تشخیص آلودگی و ب-افزایش پوشش حسگرها پرداخته شده است. با اتصال نرم افزار EPANET و نرم افزار MATLAB، اقدام به تشکیل مدل یکپارچه شبیه سازی-بهینه سازی انتشار آلاینده شد و مثال دوم نرم افزار EPANET به عنوان مطالعه موردی بررسی شد. یافته ها و بحث: نتایج منحنی بهینه پارتو نشان می دهد درحالی که زمان تشخیص آلودگی از حدود 13000 ثانیه تا حدود 26000 ثانیه در تغییر است، مقدار پوشش شبکه از حدود 15000 تا 36000 گالن بر دقیقه تغییرمی کند. به عبارت دیگر 100% افزایش زمان تشخیص آلودگی منجر به افزایش 140% در پوشش شبکه خواهد شد. همچنین با استفاده از روشهای انتخاب نقطه بهینه نهایی، زمان بهینه تشخیص آلودگی 19296 ثانیه و پوشش بهینه 26494 گالن در دقیقه محاسبه شد. نتیجه گیری: نتایج نشان داد در شرایطی که دو هدف از اهمیت یکسان برخوردار باشند یکی از حسگرها درمکانی پر ازدحام به منظور کاهش زمان تشخصی آلودگی و دیگری در وسط شبکه به منظور افزایش پوشش شبکه 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.

گسترش قابلیت ها و توسعه روزافزون فناوری ساخت افزودنی، سبب کاهش هزینه ها در تولید محصولات سفارشی شده است و همچنین امکان تولید ساختارهای پیچیده برای میکروپهپادها را فراهم کرده است. وزن عموماً یکی از اصلی ترین ویژگی های طراحی میکروپهپادها است، اما اغلب به عنوان معاوضه ای در برابر دوام و سایر قابلیت ها می باشد. بااین حال، ساختارهای فوق سبک می توانند با استفاده از ساخت افزودنی و بهینه سازی توپولوژی، بدون به خطر انداختن یکپارچگی سازه، تحقق یابند. این مطالعه به بررسی استفاده از این دو فناوری برای طراحی و ساخت میکروپهپادهای سبک وزن بهینه سازی شده می پردازد. طراحی مولد با استفاده از الگوریتم های هوش مصنوعی، بهینه سازی توپولوژی را برای توزیع بار بهینه انجام می دهد و کارایی خود را در شبیه سازی های مختلف نشان داده است. پژوهش حاضر به پیچیدگی های طراحی میکروپهپاد و وابستگی متقابل بین هندسه، روش ساخت و مواد پرداخته است. در این پژوهش، قاب میکروپهپاد از نوع مربعی، با روش چاپ سه بعدی رسوب ذوب شده (FDM) و فیلامنت PETG ساخته شد. خواص مطلوب ماده انتخاب شده از طریق آزمایش مکانیکی و بررسی مطالعات پیشین مشخص گردید. سپس، بهینه سازی توپولوژی برای ایجاد ساختار بدنه سبک وزن با پیکربندی X انجام گرفت. طرح بهینه شده چاپ سه بعدی شد و از طریق آزمون بارگذاری برای اعتبارسنجی نتایج شبیه سازی المان محدود ارزیابی گردید. نتایج آزمایش ها و شبیه سازی ها نشان داد که ترکیب بهینه سازی توپولوژی و چاپ سه بعدی می تواند به طور ایمن و قابل اعتماد برای طراحی و تولید سریع میکروپهپادها به کار رود. مدل بهینه سازی شده نهایی که توسط ساخت افزودنی تولید شد، قادر به تحمل وزنی معادل 100 برابر جرم خود بود که نشان دهنده بهینه تر بودن این مدل نسبت به طرح های مطالعات پیشین است.