بهینه‌سازی دوهدفه سازه‎ای کپسول فضایی با تقریب استوانه جدار نازک

در این مقاله به بهینه‎سازی سازه‏ای کپسول فضایی با تقریب یک پوسته استوانه‎ای جدار نازک با طول مشخص و تحت نیروی محوری فشاری و فشار جانبی ثابت پرداخته شده است. متغیرهای طراحی شامل قطر بیرونی و ضخامت استوانه است. اهداف بهینه‎سازی، کمینه‎سازی جرم و بیشینه‎سازی فرکانس مود اول ارتعاشاتی استوانه است. قیود طراحی شامل ضریب بار کمانش (ضریب اطمینان کمانش) بالای 1.5 و تنش فون‎میسز زیر 100 مگاپاسکال است. در این مقاله، ابتدا با توجه به حدود مجاز متغیرهای طراحی، یک طراحی آزمایش  و سپس تحلیل حساسیت صورت پذیرفته تا میزان حساسیت توابع هدف و قیود نسبت به متغیرهای طراحی بررسی شود. بعد از حل عددی مقادیر خروجی به کمک نرم‎افزار انسیس و تهیه سطح پاسخ، نقطه بهینه طراحی به کمک الگوریتم بهینه‎سازی ژنتیک دو هدفه شناسایی شده است. در ادامه، با شبیه‎سازی عددی نقطه بهینه، صحت مقادیر به دست آمده از روش سطح پاسخ بررسی شده و دقت آن‎ها تایید شده است. نتایج نشان می‎دهد که در نقطه طراحی انتخاب شده، تنش فون‏میسز کم‌تر از مقدار مجاز خود یعنی 100 مگاپاسکال می‎شود. هم‌چنین ضریب بار کمانشی بیش از دو برابر مقدار حداقلی مجاز خود به دست می‎آید. با این وجود، این نقطه کم‌ترین فاصله از مبدا را داشته و نقطه زانویی به عنوان نقطه بهینه انتخاب شده است

two-objective structural optimization of space capsule with thin-walled cylindrical approximation

in this paper, the structural optimization of a space capsule has been discussed by approximating a thin-walled cylindrical shell with a certain length under the axial compression force and constant lateral pressure. design variables include the outer diameter and cylinder thickness. the purpose of optimization is to minimize the mass and maximize the frequency of the first vibration shape mode of the cylinder. the design constraints include the buckling load multiplier (buckling safety factor) above 1.5 and von mises stress below 100 mpa. in this article, first, according to the permissible limits of the design variables, a design of experiment (doe) and then a sensitivity analysis was carried out to check the sensitivity of the objective functions and constraints to the design variables. after numerically solving the output values with the help of ansys software and preparing the response surface, the optimal design point has been identified with the help of the two objectives optimization genetic algorithm. then, with the numerical simulation of the optimal point, the accuracy of the values obtained from the response surface method was checked and their accuracy was confirmed. the results show that at the selected design point, von mises stress becomes less than its allowed value, i.e. 100 mpa, and also the buckling load factor is more than twice its minimum allowed value. however, this point has the smallest distance from the origin and the optimum point has been chosen as the knee point