تكنيك بهينه سازي نوين بر مبناي ارتعاشات براي شناسايي توزيع ثوابت الاستيك و توان كسر حجمي ورق‌هاي مستطيلي مدرج تابعي

A novel vibrationbased optimization technique for identifying elastic constant distribution and volume fraction index in functionally graded rectangular plates

در تحقيق پيش رو، يك روش معكوس جديد جهت تعيين توزيع خواص مكانيكي و توان كسر حجمي صفحات مستطيلي مدرج تابعي ارائه شده است. اين روش از نتايج تحليل ارتعاشي ورق‬هاي مدرج تابعي به همراه يك الگوريتم بهينه‬سازي فرا‌ابتكاري كارآمد جديد تحت عنوان الگوريتم برخورد قطرات كه براي اولين بار در اين مقاله ارائه شده است، بهره مند مي‌شود. الگوريتم بهينه سازي پيشنهاد شده متكي بر جمعيت اوليه بوده و از رفتار قطرات آب در سطوح مختلف تماس متوالي با سطح يك سيال الهام مي‌گيرد. با استفاده تئوري تغيير شكل برشي مرتبه دوم و اعمال اصل هميلتون، معادلات حركت استخراج شده و در ادامه فركانس هاي طبيعي ورق هاي مدرج تابعي مورد مطالعه، بدست آمده است. نتايج حاصل به ازاي فازهاي مختلف مواد مورد بررسي و براي نسبت‬هاي گوناگون طول به ضخامت، بدست آمده و با مقادير موجود در مقالات مرجع مقايسه شده است. مطالعه مقايسه اي نتايج بدست آمده با نتايج حاصل از پنج الگوريتم بهينه سازي شناخته شده، تأييد مي‌كند كه الگوريتم پيشنهادي برخورد قطرات از كارآيي و عملكرد بهتري در سرعت همگرايي و دقت شناسايي مواد مدرج تابعي برخوردار مي‌باشد.

In this paper, a new inverse method has been presented for identifying the distribution of material properties and volume fraction index of rectangular functionally graded (FG) material plates. This method benefits from vibration analysis of FG plates accompanied by a novel and efficient metaheuristic optimization algorithm called Drops Contact Optimization (DCO) algorithm, being proposed for the first time in this article. The presented algorithm relies on the initial population and mimics the behavior of water drops in different level of contacting successively with a fluid surface. Through using the second shear deformation theory and applying the Hamilton principle, the motion equations are derived and, subsequently, the natural frequencies of the considered FG plates are obtained. The outcomes relevant to considered different material phases and various length to thickness ratios are achieved and compared with those available in the literature. Making a comparative study of the obtained results with five wellknown optimization algorithms confirms that the proposed DCO algorithm produces better performance in convergent speed and accurate characterization of FG materials.