Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Forouzan,Seyed Ailreza Shahidi rizi
محمدرضا فروزان (استاد راهنما) سید علیرضا شهیدی ریزی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ahmad Reza Saljooghian Esfahani
احمدرضا سلجوقیان اصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Design Optimization of Beams and Columns of a Mobile Boats Hoist (MBH) Based on Genetic Algorithm to Avoid Buckling
Mobile boats hoists (MBH) are huge mobile cranes that are used to carry floating from water to land for maintenance. Floating's weights are so high and so buckling in both global and local modes is a big challenge in design of the MBH structure. According to the crane design standards, the stability factor of safety of the crane's structures must be at least 1.34.The main goal of this dissertation is to optimize the design of the beams and columns of an 800 tons capacity MBH to minimize the weight of its structure relying on preventing buckling in the beams and columns. Solution used to prevent buckling, especially local buckling, is to improvise intermediate stiffeners with U cross sections in the beams and columns. The length, width and thickness of the intermediate stiffeners improvised in the beams and columns are considered as the design parameters. The weight of the structure is assumed as the objective function of optimization process. The optimization constraint is to avoid buckling according to the standards. To achieve the optimization goal, finite element model of the structure with shell elements is produced in ABAQUS. The produced model is parametric according to the length, width and the thickness of the intermediate stiffeners. In the following, Taguchi method is used for design of experiments and requirement data are extracted. In the Taguchi method according to conditions of issue, the L' 36 orthogonal array is selected. After design of experiment using Taguchi method, the extracted data are converted to mathematical formulation using neural network. To do this, a two-layer back propagation neural network with hyperbolic tangent sigmoid transfer function for first layer and linear transfer function for second layer is used. Finally using genetic algorithms the optimum weight and value of design parameters in optimum point are gained. The genetic algorithm process is don using MATLAB toolbox. This optimization process shows that in the bottom longitudinal beams and in the front and rear columns of the structure, no local buckling happens and then no intermediate stiffeners is needed for this beams and columns. At the end, using values gained from genetic algorithm and using parametric model, the weight and the stability factor of safety of structure are calculated and the results show that constraint of the problem is satisfied with the stability safety factor of 1.35. Keywords: Optimization, Buckling, Stiffener, Finite Element Model, Neural Network, Genetic Algorithm
دستگاه‌های حمل شناور جرثقیل های متحرکی هستند که برای حمل‌ونقل شناورها از آب به خشکی برای تعمیر و نگهداری از آن‌ها استفاده می شود. به دلیل وزن بالای شناورهای قابل‌حمل توسط این دستگاه‌ها، احتمال ایجاد کمانش در دو مود کمانش کلی و کمانش موضعی در سازه این دستگاه ها وجود دارد. طبق استانداردهای طراحی دستگاه های حمل شناور مقدار ضریب اطمینان پایداری سازه باید از 34/1 بیشتر باشد. راه پیشگیری از کمانش به‌خصوص در مود کمانش موضعی که در پروژه حاضر مورداستفاده قرار گرفته است استفاده از تقویت‌کننده‌های داخلی U شکل در درون تیرها و ستون‌ها است. هدف این پروژه ارائه یک رهیافت کلی به‌منظور بهینه‌سازی طرح تیرها و ستون‌های یک دستگاه حمل شناور، برای کاهش وزن سازه و با تکیه بر قید عدم کمانش سازه در هر دو مود کلی و موضعی است. مقادیر طول، عرض و ضخامت تقویت‌کننده‌های تعبیه‌شده در تیرها و ستون ها به‌عنوان پارامترهای طراحی انتخاب شده اند. وزن سازه دستگاه حمل شناور به‌عنوان تابع هدف بهینه سازی انتخاب شده است. قید لحاظ شده برای بهینه سازی قید عدم کمانش سازه در نظر گرفته شده است. در راستای نیل به هدف بهینه سازی ابتدا به مدل‌سازی سازه به کمک المان های پوسته ای در نرم‌افزار آباکوس پرداخته‌شده است. در حین مدل سازی با استفاده از نرم افزار پایتون به پارامتری کردن مدل رسم شده در آباکوس پرداخته شده است. سازه دستگاه حول مقادیر طول، عرض و ضخامت تقویت‌کننده‌ها به‌صورت پارامتری ترسیم شده است. در ادامه با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی به طراحی آزمایش پرداخته شده است و داده های موردنیاز مسئله استخراج شده است. برای طراحی آزمایش با توجه به شرایط مسئله، آرایه 36 L'برای چیدمان آزمایش انتخاب شده است. پس از طراحی آزمایش و استخراج داده های موردنیاز، با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی داده های مسئله به فرمول بندی ریاضی تبدیل شده است. برای این کار از شبکه عصبی با ساختار دولایه استفاده شده است که در آن تابع انتقال سیگموئید به‌عنوان تابع انتقال لایه اول و تابع انتقال خطی به‌عنوان تابع انتقال لایه دوم انتخاب شده است. درنهایت با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک و با استفاده از جعبه‌ابزار نرم افزار متلب مقدار وزن بهینه و مقادیر پارامترهای طراحی در حالت بهینه استخراج شده است. پس از انجام بهینه سازی مشخص شد که در تیرهای پائینی سازه و همچنین در ستون های سازه اثرات کمانش موضعی قابل‌چشم‌پوشی است و درواقع نیازی به تعبیه کردن تقویت کننده داخلی در آن‌ها نیست. در انتها با جایگذاری مقادیر پارامترهای به‌دست‌آمده از الگوریتم ژنتیک در مدل پارامتری مشخص شد قید عدم کمانش سازه ارضا شده و مقدار ضریب اطمینان کمانش سازه بهینه‌شده برابر 35/1 به دست آمده است. کلمات کلیدی: بهینه سازی، کمانش، تقویت کننده، شبیه سازی اجزا محدود، شبکه های عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی