طراحی بهینه چند هدفی و تحلیل فرکانس طبیعی تیرهای کامپوزیتی آلیاژی حافظه‌دار با استفاده از الگوریتم ژنتیک

آلیاژهای حافظه دار نسل جدیدی از مواد هوشمند هستند که موضوع بسیاری از پژوهش ها در سال های اخیر بوده اند. در این پژوهش از سیم های آلیاژی حافظه دار برای بهبود رفتار ارتعاشی و ساختاری تیرهای کامپوزیتی استفاده شده است. یک حل عددی برای محاسبه فرکانس های طبیعی تیر دوسرگیردار ارائه شد و نتایج به دست آمده در این پژوهش با نتایج مراجع موجود صحه گذاری شد. دو هدف اساسی که در این پژوهش دنبال شد، نخست تحلیل اثر پارامترهای طراحی سیم های آلیاژی حافظه دار تعبیه شده بر فرکانس های طبیعی تیرهای کامپوزیتی و دوم طراحی بهینه آلیاژهای حافظه دار برای بهبود رفتار ساختاری و ارتعاشاتی تیر کامپوزیتی است. در مرحله نخست اثر پارامترهای طراحی سیم های آلیاژی حافظه دار شامل تعداد و قطر نسبی سیم ها بر فرکانس های طبیعی و جرم کل سازه مورد بررسی قرار گرفت. در مرحله دوم، بیشینه سازی فرکانس طبیعی نخست سازه و کمینه سازی وزن کلی سازه به عنوان توابع هدف فرآیند بهینه سازی چند هدفی در دستور کار قرار گرفت و با به کارگیری الگوریتم ژنتیک و روش بهینه سازی مجموع وزنی انجام پذیرفت. نتایج به دست آمده از فرآیند بهینه سازی این پژوهش کارآیی بالای روش پیشنهادی را در بهبود رفتار ارتعاشی و ساختاری تیر کامپوزیتی آلیاژی حافظه دار مورد تایید قرار داد.

Multi-Objective Optimal Design and Natural Frequency Analysis of Shape Memory Alloy Composite Beams Using Genetic Algorithm

Shape memory alloys (SMAs) are a new generation of smart materials which was the subject of researches in recent years. In this study, SMAs are employed to improve the vibrational and structural behavior of composite beams. A numerical solution was presented for natural frequency analysis of the clampedclamped beam and the obtained results were validated with results of available references. Two main goals were followed in this study: first, analysis the influences of effective design parameters of embedded SMA wires on natural frequencies of composite beams and second, optimal design of SMAs to improve the vibrational and structural behavior of composite beam. In the first step, the effect of design parameters of shape memory alloy wires including the number and the diameter of wires on natural frequencies and total mass of structure was studied. In the second step, maximization of the first natural frequency of the structure and minimization of the total weight of the structure was the objective function of multiobjective optimization process which was performed by employing the genetic algorithm and weighted sum optimization approach. The obtained results of optimization processes confirmed the high efficiency of the proposed approach to improve the vibrational and structural properties of Shape memory alloys composite beam.