بررسی اثرات پارامترهای طراحی در توپولوژی نهایی سازه‌های مسطح با روش بهبودیافته بهینه ‌سازی تکاملی دوجهته سازه

بهینه‌سازی توپولوژی سازه‌ به دنبال دستیابی به بهترین چیدمان مواد در دامنه طراحی از پیش معین‌شده است. در این مقاله به بررسی تاثیر پارامترهای طراحی شامل پارامتر مقیاس طول و نرخ تکامل حجمی در روش بهبودیافته بهینه‌سازی تکاملی دوجهته سازه‌ها با دیدگاه حذف نرم مواد پرداخته می‌شود. هدف اصلی در این روش بیشینه کردن سفتی سازه در یک حجم معین از مواد با استفاده از تحلیل المان محدود است. در هر مرحله پس از تحلیل المان محدود، عدد حساسیت برای هر المان در بازه‌ی طراحی محاسبه شده و به عدد حساسیت گره‌ای تبدیل می‌شود. با طرح یک فیلتر و بکارگیری یک مقیاس طول، عدد حساسیت بهبودیافته‌ای برای هر المان تعریف می‌شود. از این عدد بعنوان معیاری برای ارزش‌گذاری هر المان در بازه طراحی، بررسی حذف و اضافه نمودن المان‌ها استفاده می‌شود. برای افزایش بیش‌تر همگرایی فرآیند بهینهسازی، دقت عدد حساسیت المانی جدید با استفاده از اطلاعات مراحل پیشین بهبود می‌یابد. این روش مستقل از مش و همگراست و در توپولوژی‌های بهینه الگوی شطرنجی و جواب‌های محلی مشاهده نمی‌شود. با استفاده از سه نمونه‌ی طراحی، تیر یک سر گیردار، تیر کلاسیک و سازه نوع میشل، به بررسی عوامل تاثیرگذار بر طرح نهایی سازه پرداخته می شود. با تغییر پارامتر مقیاس طول طرح‌های مختلفی در سازه نهایی مشاهده می‌شود که تعداد مراحل همگرایی با افزایش این پارامتر بیشتر شده است. کاهش نرخ تکاملی حجمی نیز موجب ایجاد توپولوژی نهایی کاملاً متفاوت و حتی نامتقارن شده و افزایش آن، طرح‌های حاصله نزدیک‌تر به توپولوژی نهایی ایجاد می‌کند.