بررسي عملكرد روش بهينه‌سازي تكاملي سازه‌ها در بهينه‌سازي ساختار سازه‌هاي الاستوپلاستيك

Performance of the Evolutionary Structural Optimization for Material with Elasto-Plastic Behavior

روش‌هاي بهينه‌سازي توپولوژي به طراحان جهت انتخاب بهترين پيكربندي سازه‌ها كمك زيادي مي‌كنند. مقالات زيادي در زمينه بهينه‌سازي سازه‌هاي با رفتار خطي و در ناحيه الاستيك و همچنين سازه‌هايي با رفتار غيرخطي به كمك روش‌هاي مختلف بهينه‌سازي وجود دارد. در سال 1992 روش جديدي براي بهينه‌سازي سازه‌ها بوسيله ژاي و استيون ارائه گرديد كه بهينه‌سازي تكاملي سازه‌ها يا eso ناميده شد. پايه اين روش حذف تدريجي المان‌هاي كم تنش يا غير ضروري از دامنه ماكزيمم اوليه سازه در يك فريند تكاملي بود. اين روش به تدريج جهت بهينه‌سازي انواع سازه‌ها بكار برده شد و كارايي و توانايي آن با روش‌هاي مختلف به اثبات رسيد. در اين مقاله فرايند بهينه‌سازي تكاملي سازه‌ها در حالت الاستوپلاستيك با دو معيار سختي و تنش با دو روش مختلف جهت حذف ماده از سازه انجام مي‌شود و اين دو روش با هم مقايسه مي‌گردند. براي اثبات صحت و كارايي روش بهينه‌سازي تكاملي در حالت الاستوپلاستيك، عمل بهينه‌سازي روي چند سازه در دو حالت الاستيك و الاستوپلاستيك انجام شده و نتايج به دست آمده با اين روش‌ با طرح‌هاي بهين پيشنهاد شده با يكي از روش‌هاي معيار بهينگي براي اين سازه‌ها مقايسه مي‌شوند، و در نهايت معادل بودن دو معيار سختي و تنش معادل در فرآيند بهينه‌سازي تكاملي در هر دو حالت الاستيك و الاستوپلاستيك نشان داده مي‌شود.

Topology optimization methods enable designers to find the best structural layout for required structural performances. Most papers in this area have been concerned with the optimization of structures with linear material. However, there are several structures involving nonlinear material.Evolutionary structural optimization (ESO) is based on the simple concept of systematically removing inefficient material from the structure after each finite element analysis, so that the resulting design is gradually evolved to an optimum. This method has been successfully applied to optimum material distribution problems for continuum structures and has been extended to a wide range of structural optimization problems. This paper is concerned with optimization of elastic and elasto-plastic bodies, based on the von Misses stress criterion using two method.Several examples are presented to verify the proposed optimization methods. Results are compared for these two criteria and against elastic and elasto-plastic material and also with that of the adaptive method. It is concluded that for elastic and elasto-plastic bodies, the behavior of the both criteria is more or less the same and they can be used alternatively.