بهینه‌سازی اندازه سازه‌های خرپایی با استفاده از الگوریتم بازار بورس

بهینه‌سازی فرایند یافتن بهترین راه‌حل مسئله است. الگوریتم‌های ابتکاری و فراابتکاری معمولاً در جایی که فضای جستجو پیچیده است استفاده می‌شوند. در دهه های اخیر، فراگیری خرپاها به عنوان سیستم‌های سازه‌ای، موجب شده است تا بهینه‌سازی آنها به یکی از تلاش‌های مهم مهندسی تبدیل گردد. هدف اصلی بهینه‌سازی سازه، تعیین مناسب‌ترین ترکیب متغیرهای طراحی به منظور دستیابی به عملکرد رضایت بخش سازه‌ها تحت تاثیر قیدها می‌باشد. سه مشخصه اصلی در هر مسئله بهینه سازی سازه شامل متغیرهای طراحی، تابع هدف و قیدها می‌باشند. در این تحقیق برای اولین بار به بررسی عملکرد الگوریتم بازار بورس در حوزه بهینه‌سازی سازه پرداخته می‌شود. این الگوریتم بهینه‌سازی از روند معاملات سهام در بازار بورس الهام گرفته شده است. در روش پیشنهادی دو حالت مختلف در الگوریتم بازار بورس تعریف می‌شود. حالت اول، بازار بدون نوسان بوده اما در حالت دوم بازار شرایط نوسانی دارد. وظیفه الگوریتم در حالت اول، جذب افراد به سمت افراد موفق بازار بوده اما در حالت دوم، الگوریتم در جستجوی نقاط بهینه می‌باشد. سطح مقطع عضوها، به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته می‌شوند. تابع هدف، کمینه نمودن وزن می‌باشد. تنش‌های عضوها و جابجایی گره‌ها به عنوان قیدهای مسئله بوده و در هر شرایطی باید در محدوده‌ی مجاز خود حفظ شوند. پیاده‌سازی الگوریتم بازار بورس در نرم افزار متلب انجام شده است. برای ارزیابی کمی عملکرد الگوریتم، سه خرپای مسطح (18،10و200 عضوی) و سه خرپای فضایی (22، 25 و 72 عضوی) با شرایط بارگذاری مختلف و قیدهای طراحی متعدد در نظر گرفته شده‌اند. نتایج نشان داد که الگوریتم بازار بورس جهت طراحی بهینه مسائل سازه‌های خرپایی متوسط مقیاس بسیار موثر و کارآمد می‌باشد.

sizing optimization of truss structures using the exchange market algorithm (ema)

optimization is a process of finding the best solution for a problem. heuristic and metaheuristic optimization algorithms are commonly used where the search space is complex. in recent decades, the ubiquity of trusses as structural systems has made their optimization an important engineering endeavor. the primary aim of structural optimization is to determine the most suitable combination of design variables, so as to achieve satisfactory performance of the structures subjected to constraints. the three basic features of the structural optimization problem are: the design variables, the objective function, the constraints. this study evaluates the performances of the exchange market algorithm (ema) in the structural optimization field for the first time. this optimization algorithm is inspired by the procedure of trading the shares on stock market. in the proposed method there are two different modes in ema. in the first mode, there is no oscillation in the market where as in the second mode, the market has oscillation. for the first mode, the algorithm’s duty is to recruit people toward successful individuals, while in the second case the algorithm seeks optimal points. the member’s section area has assumed to be a decision variable, and the objective function is to minimize their weight. the member stresses and node displacements are the constraints that must maintain within the allowed limits for each condition. the implementation of exchange market algorithm has been done in matlab software. to quantitatively assess the performance of the algorithm, three planar trusses (10 bar, 18 bar, and 200 bar) and three space trusses (22 bar, 25 bar and 72 bar) with multiple loading conditions and design constraints have been considered. the results demonstrate that the exchange market algorithm is very effective and efficient for the optimization designs of medium scale truss structural problems.