بهينه سازي توپولوژي سازه هاي پيوسته بر اساس قابليت اطمينان با استفاده از الگوريتم ازدحام ذرات

Reliability-based topology optimization of continuous structure using particle swarm algorithm

بهينه سازي و قابليت اطمينان دو كليد اساسي در طراحي سازه اي است. بهينه سازي توپولوژي بر اساس قابليت اطمينان روشي قوي و اميدبخش براي پيدا كردن توپولوژي بهينه با در نظر گرفتن عدم قطعيت است. در اين مقاله به جاي تقريب تابع حالت حدي و سپس استفاده از الگوريتم هاي جستجوي محتمل ترين نقطه شكست كه به طور معمول در بهينه سازي توپولوژي بر اساس قابليت اطمينان مورد استفاده قرار مي گيرد، از الگوريتم ازدحام ذرات با بهره گيري از روش اندازه گيري عملكرد پيشنهاد مي شود. در الگوريتم پيشنهادي نياز به استفاده از ضريب جريمه كه انتخاب مناسب آن در همگرايي فرايند جستجو بسيار مهم است، نمي باشد. علاوه بر آن نياز به تقريب تابع حالت حدي، محاسبه مشتقات تابع حالت حدي نسبت به متغيرهاي تصادفي و هم چنين مشكل همگرايي روش هاي جستجوي محتمل ترين نقطه شكست براي توابع حالت حدي پيچيده را ندارد. در اين مقاله بهينه سازي توپولوژي بر اساس قابليت اطمينان با استفاده از بهينه سازي دو جهتي تكاملي سازه ها با طرح فيلتر بهبود يافته ارائه مي شود. توپولوژي به دست آمده با بهينه سازي توپولوژي بر اساس قابليت اطمينان با توپولوژي به دست آمده از بهينه سازي توپولوژي قطعي مقايسه مي شود. نتايج نشان مي دهد الگوريتم ازدحام ذرات مي تواند به طور موثر در بهينه سازي توپولوژي بر اساس قابليت اطمينان به كار گرفته شود و استفاده از آن نيز ساده و آسان است.

Reliability and optimization are two key elements for structural design. The reliability-based topology optimization (RBTO) is a powerful and promising methodology for finding the optimum topologies with the uncertainties. In this paper, the particle swarm algorithm (PSO) using performance measure approach (PMA) is proposed in the RBTO procedure. Conventionally, the approximate limit state function along with the most probable point (MPP) search algorithms is used for calculating the reliability index. On the other hand, the choice of penalty function for having a convergent search plays a critical role. In addition, it is not necessary to use approximate limit state function and calculate the derivatives of limit state function with respect to random variables. Furthermore, the convergence problem of the MPP search algorithms for complicated limit state functions does not exist. This paper presents RBTO using bi-directional evolutionary structural optimization (BESO) with an improved filter scheme. The topologies obtained by RBTO are compared with that obtained by deterministic topology optimization (DTO). Results of the RBTO using PSO show that PSO can be effectively applied to RBTO and its use is quite simple.