ارزيابي پارامترهاي بهينه ي مؤثر بر صفحات همسانگرد حاوي گشودگي هاي چندضلعي تحت بار برشي با استفاده از الگوريتم اجتماع ذرات

Evaluation of optimal parameters affecting of isotropic plates with polygonal cutout under shear load using particle swarm algorithm

در اين مقاله سعي مي شود تا به كمك نتايج حل تحليلي حاصل از روش متغير مختلط، مقادير بهينه ي پارامترهاي موثر بر توزيع تنش اطراف گشودگي هاي چندضلعي واقع در صفحات همسانگرد محاسبه شود. براي تعيين پارامترهاي بهينه از الگوريتم اجتماع ذرات استفاده شده است. حل تحليلي مذكور بسط روش متغير مختلط موسخليشيولي است. به منظور استفاده از روش مذكور در تحليل تنش صفحات همسانگرد نامحدود حاوي گشودگي هاي مختلف، به وسيله ي نگاشت همنوا، ناحيه ي خارج گشودگي غيردايروي به محدوده ي خارج گشودگي دايره اي به شعاع واحد تبديل مي شود. پارامترهاي موثر بر توزيع تنش صفحات حاوي گشودگي كه به عنوان متغيرهاي طراحي درنظرگرفته مي شوند؛ شامل هندسه ي گشودگي، زاويه ي چرخش گشودگي و شعاع انحناي گوشه ي گشودگي مي باشند. با انتخاب مناسب پارامترهاي فوق مي توان به مقدار تنش كمتري در اطراف گشودگي دست يافت كه اين امر باعث افزايش قابليت تحمل بار سازه مي شود. تابع هزينه در اين مساله مقدار بيشترين تنش ايجاد شده در اطراف گشودگي است كه با روش حل تحليلي قابل محاسبه است. نتايج نشان مي دهند كه با انتخاب شكل مناسب گشودگي و انتخاب پارامترهاي بهينه ي آن مي توان ضريب تمركز تنش صفحات داراي گشودگي را به ميزان قابل توجهي كاهش داد و حتي در مواردي به ضريب تمركز تنشي كمتر از تمركز تنش ناشي از گشودگي دايره اي دست يافت.

In this paper the optimal values of effective parameters on the stress distribution around polygonal cutouts in isotropic plates are calculated. To achieve this goal, the complex variable method and PSO algorithm have been used. The expansion of the Muskhelishvili’s method are used to analyze the stress distribution in infinite isotropic plates containing various cutouts. By using conformal mapping, the area outside the non-circular cutout is mapped to the area outside of unit circle. The effective parameters on stress distribution around the cutout as design variables include: cutout shape, cutout orientatin and bluntness. The proper selection of these parameters leads to achieve minimum stress around the cutout and result in the load-bearing capacity of structures increases. The goal function in this problem is the maximum stress created around the cutout calculated by the analytical solution method. The results presented in this study shows that by choosing the appropriate shape of cutout and the optimal effective parameters, stress concentration factor can be significantly reduced and lowest stress concentration factor rather than the value of stress concentration corresponding to circular hole can be achieved.