Skip to main content
SUPERVISOR
Bijan Boroomand,Mojtaba Azhari
بیژن برومندقهنویه (استاد راهنما) مجتبی ازهری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Nafiseh Niknejadi
نفیسه نیک نژادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
Being one of the most challenging tasks in structural designs, topology optimization seeks a suitable layout of structures for the required structural performance. In this regard, various techniques and methods have been developed during the past decade. The choice of theory and methodology of the structural analysi plays a crucial role in the design. Recently, a number of mesh-free methods have been proposed to alleviate some drawbacks of mesh-based approaches. In this dissertation, the procedure of topology optimization of continuum structures is combined with some mesh-free approaches. In this regard, at first, a mesh-free method known as Generalized Finite Point Method (GFPM) is used to perform structural response analysis as well as the sensitivity analysis. This method employs a weighted residual approach and is based on a sub-domain collocation technique. The shape functions are constructed by the weighted least square (WLS), and the system of algebraic equations is constructed by the use of weak form of the generic governing equation of elasticity problem. Due to the use of weak form of equations, the method can consider density variation, which is an important requirement in topology optimization, but the results show that GFPM does not perform accurate sensitivity analysis when used in optimization algorithm. To improve the method and eliminate some instability effects, two new mesh-less methods have been proposed and employed in topology optimization procedure which are called “Petrov-Galerkin Free Patch Method” and “Free Patch Method”. These methods are based on employing finite element shape functions as basis functions to approximate displacement field and using the weak form of the governing equations. Unlike the other integral-based mesh-free methods, the computation of the related integrals is significantly simple and cheap, so the proposed methods will save the time and cost of analysis. A density approach is employed to find the optimal material distribution in a continuum domain. The density at a generic point is evaluated by interpolation between a set of nodal values which are independent from those used for the analysis. To interpolate the density value from nodal quantities, a set of linear hat-shape functions are defined over elements that have been used for discritization of the material field. To obtain the optimum configuration, a restriction method is employed which is based on a sequential mesh refinement strategy during the optimization procedure. Moreover, The optimization problem is solved by using the Method of Moving Asymptotes (MMA) where the objective function is the compliance energy and nodal densities are used as design variables. The solutions of several 2D structural optimization problems with various boundary conditions are presented to validate the accuracy, efficiency and applicability of the proposed methods. It has been observed that the presented methods prevent some numerical instabilities such as appearance of checkerboard patterns and mesh-dependence phenomena. Key words : Topology Optimization, Mesh-free Methods, Numerical Instability
در این پایان نامه بهینه سازی توپولوژی سازه های دوبعدی با به کارگیری روش های بدون شبکه مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور در ابتدا از یک روش بدون شبکه با عنوان روش نقاط محدود تعمیم یافته جهت تحلیل رفتار سازه در بهینه سازی توپولوژی استفاده شده است. روش مذکور به دلیل استفاده از فرم انتگرالی معادلات در ساختار محاسباتی خود، قابلیت مدل سازی تغییرات چگالی را داراست که این امر ایده ی استفاده از آن را در تعیین توپولوژی بهینه ی سازه ها مطرح نمود. وابستگی روش به ابعاد المان های تعادلی و همچنین حساسیت آن به تغییرات شدید چگالی دامنه از مواردی است که موجب کاهش دقت حل و در برخی موارد ناپایداری روند حل مسأله ی بهینه سازی توپولوژی می گردد. لذا این پایان نامه در راستای افزایش دقت حل مسائل بهینه یابی در بکارگیری روش های بدون شبکه، به دنبال پیشنهاد و ارائه ی شیوه های جدیدی است که از قدرت سازگاری بالاتری نسبت به تغییرات چگالی برخوردار باشند. نتیجه ی این مطالعات منجر به پیشنهاد دو روش از خانواده ی روش های بدون شبکه گردید که در این تحقیق با عنوان های روش گروه المان آزاد پترو-گالرکین و روش گروه المان آزاد معرفی شده اند. هر دو روش پیشنهادی در ساختار خود از توابع شکل اجزاء محدود به عنوان جملات پایه‌ی درونیابی میدان جا‌به‌جایی استفاده می‌کنند، لیکن در نحوه‌ی گسسته سازی معادلات حاکم و اعمال شرایط تعادل از یکدیگر متمایزند. برای تعیین توپولوژی بهینه در این تحقیق از روش پالایش متوالی شبکه استفاده شده که مطالعات صورت گرفته در این زمینه بیانگر عملکرد مناسب آن در جلوگیری از بروز برخی ناپایداری های موجود در روند بهینه یابی است. همچنین نتایج حاصل از این روش با نتایج بدست آمده از روش فیلتر کردن مقایسه شده است. برای بررسی دقت و کارآمدی روش های مورد استفاده، در طی این پایان نامه مثال های متنوعی در حل برخی از مسائل الاستیسیته ی دوبعدی و بهینه سازی توپولوژی آن ها ارائه شده است. نتایج حاصل با نتایج حاصل از به کارگیری روش اجزاء محدود مقایسه گردیده، همچنین در صورت نیاز از حل تحلیلی موجود در مقایسة نتایج استفاده شده است. کلمات کلیدی : بهینه سازی توپولوژی، روش های بدون شبکه، پالایش متوالی شبکه ده

ارتقاء امنیت وب با وف بومی