طراحی بهینه پوسته استوانه‌ای هدفمند با لایه پیزوالکتریک تحت بار متحرک

در این پژوهش به ارایه روشی برای تعیین توزیع بهینه درصد حجمی مواد در یک پوسته استوانه‌ای هدفمند با لایه پیزوالکتریک خارجی با هدف تنیده کردن سازه پرداخته شده است. بدین‌منظور، با ترکیب تیوری مرتبه اول برشی و معادله ماکسول با اصل همیلتون، معادلات حاکم استخراج شده و با استفاده از روابط کرنش-جابه‌جایی و تنش-کرنش، توزیع تنش دینامیک در پوسته به‌دست آمده است. تحلیل دینامیکی به‌علت وجود بار متحرک ضروری است چراکه جابه‌جایی‌ها، کرنش‌ها و تنش‌های دینامیک در مقایسه با مقادیر استاتیک قابل توجه‌اند. اثرات دینامیکی ناشی از حرکت بار در افزایش تنش‌ها، از طریق حل وابسته به زمان مسیله درنظر گرفته شده است و لذا پاسخ سازه و در نهایت توزیع تنش به‌صورت تابع زمان به‌دست آمده‌اند. در ادامه روشی برای بهینه‌سازی تدوین شده است که در آن به‌جای استفاده از توابع پیش‌فرض برای درصد حجمی مواد که محدودیت‌هایی از نظر تولید و نیز بررسی رفتار مکانیکی و بهینه‌سازی آنها اعمال می‌کنند، از تعدادی نقاط کنترلی در راستای ضخامت پوسته استفاده شده که درصد حجمی مواد در این نقاط به عنوان متغیر معرفی شده‌اند که در بین آنها با استفاده از روش میان‌یابی با توابع هرمیت درصد حجمی مواد پیش‌بینی شده است. برای انجام بهینه‌سازی، مقدار درصد حجمی مواد در این نقاط و همچنین ضخامت لایه هدفمند به عنوان متغیرهای بهینه‌سازی معرفی شده‌اند. بهینه‌سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیکی انجام گرفته است. نتایج بهینه‌سازی کارایی روش پیشنهادی را نشان می‌دهد. مزیت عمده این روش انعطاف‌پذیری آن در تعیین توزیع درصد حجمی مواد هدفمند در دیواره سازه است.