طراحی بهینه بر مبنای قابلیت اعتماد سازه ها با استفاده از الگوریتم کرم شب تاب

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 مدیر گروه مهندسی عمران- گروه عمران، دانشگاه صنعتی اراک

2 دانشگاه علم و صنعت ایران

3 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران

10.22065/jsce.2020.203929.1962

چکیده

در مهندسی سازه تامین ایمنی سازه‌ها با رعایت ملاحظات اقتصادی از اهداف بسیار حیاتی میباشد. طراحی بهینه بر مبنای قابلیت اعتماد سازه در جستجوی یافتن بهترین توازن ما بین ایمنی و هزینه – با درنظر گرفتن عدم قطعیت های سازه و بار– می باشد. در دهه های اخیر روش های متعددی برای حل این نوع مسایل مورد استفاده قرار گرفته، که هزینه ی محاسباتی بالا و فرآیند دشوار یافتن پاسخ، بزرگترین چالش پیش روی این روش ها می باشد. در این پژوهش روش شبیه سازی وزنی که یکی از روش های نوین و موثر برای محاسبه شاخص قابلیت اطمینان و احتمال خرابی سازه می باشد، برای تحلیل قابلیت اعتماد مورد استفاده قرار گرفته است. از مزایای این روش کاهش قابل توجه هزینه ی محاسباتی در عین دقت مناسب نتایج نهایی می باشد. برای بهینه سازی نیز با در نظر گرفتن حداقل شاخص قابلیت اعتماد به عنوان یک قید، به دنبال کمینه کردن تابع هدف که در این پژوهش میزان مصالح مصرفی (وزن سازه) در نظر گرفته شده، از الگوریتم کرم شب تاب استفاده شده است. الگوریتم کرم شب تاب از جمله الگوریتم های فرااکتشافی تصادفی پرکاربرد الهام گرفته شده از طبیعت می باشد که در آن شدت نور متصاعد شده از حشرات شب تاب با تابع هدف ارتباط داده میشود. نتایج مثال عددی و مقایسه آن با نتایج سایر روش های متناظر گویای این است که با استفاده از این روش ضمن حفظ سطح قابلیت اعتماد مورد نظر، به نسبت سایر روش های مقایسه شده وزن سازه و میزان مصالح مصرفی نیز کاهش پیدا کرده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Reliability-Based Design Optimization of Structures using Firefly Algorithm

نویسندگان [English]

  • Ali Khodam 1
  • Muhammad Saeid Farajzadeh 2
  • Mohsen Ali Shayanfar 3
1 Arak University of Technology
2 Iran University of Science and Technology
3 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology
چکیده [English]

In structural engineering, it is vital to design structures by providing pre-defined performance objectives economically.
Reliability-based design optimization (RBDO) is looking for the best balance between safety and cost, by considering uncertainties in structural parameters and loading conditions. In recent decades, several methods have been used to solve RBDO problem. However, most of these methods suffer from high computational cost of solving the problem as a big challenge.
In this paper, weighted simulation method, one of the newest and most effective methods for simulation-based reliability assessment methods, has been used for reliability analysis and evaluation of probabilistic constraints. The advantages of this method are a significant reduction in the computational cost and the proper accuracy of the final results.
For minimizing the objective function, which is the weight of structure in this paper, Firefly algorithm (FA) is utilized. The FA is a stochastic metaheuristic approach based on the idealized behavior of the flashing characteristics of fireflies. In FA, the flashing light can be formulated in way that it is associated with the objective function to be minimized. The numerical example results indicate that using the proposed method leads to the optimum design solutions better than other methods in the literature without violating reliability constraints.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Structural Reliability
  • Reliability-Based Design Optimization
  • Firefly Algorithm
  • Weighted Average Simulation Method
  • Probability of failure of structures