عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی چند هدفه رفتار لوله های جدار نازک شیار دار در برخورد محوری
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1658;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43239
- تاریخ دفاع
- ۲۹ آذر ۱۳۸۸
- دانشجو
- میرحامد سرکارفرشی
- استاد راهنما
- ابوالفضل معصومی, مسعود شریعت پناهی
- چکیده
- در این پایان نامه بهینه سازی لوله های جدار نازک شیار دار در برابر بار محوری مورد بررسی قرار می گیرد. این لوله ها در هنگام برخورد با اجسام سنگین دچار تغییرشکلهای بزرگ پلاستیک شده و انرژی جسم برخورد کننده را در این تغییرشکل جذب می کنند. به خاطر همین ویژگی از آنها در سرشاسی خودرو، در کف آسانسورها و در سازه کف هلی کوپترها استفاده می گردد. شاخص دیگری که در طراحی این پروفیلها مورد توجه قرار می گیرد، بیشینه نیروی منتقل شده به تکیه گاه در لحظه برخورد است. روش جدیدی که برای کاهش بیشینه نیروی ذکر شده در برابر افزایش انرژی جذب شده ابداع شده است، ایجاد شیارهای نیم دایره به روش فرم دهی بر روی محیط لوله های می باشد. در این پژوهش، هدف طراحی لوله های شیار دار با قابلیت جذب انرژی بالا در ضمن پایین نگه داشتن بیشینه نیروی منتقل شده به تکیه گاه است که به تناسب محل کاربرد یکی از این دو هدف می تواند در طراحی یک پروفیل بهینه ارجح بر دیگری باشد. به همین منظور برای تولید یک مجموعه جواب خوب، بهینه سازی دوهدفه این پروفیلها با استفاده از مفهوم نقاط بهینه پرتو مورد توجه قرار می گیرد. به منظور بهینه سازی این مساله، روش NSGA II به عنوان یکی از کاراترین روشهای بهینه سازی چندهدفه مورد استفاده قرار گرفته است. در حل مسئله بهینه سازی، جنس و طول پروفیل ثابت و قطر، ضخامت و فاصله بین شیارها به عنوان متغیرهای تصمیم گیری درنظر گرفته می شوند.به دلیل پیچیدگی فرایند تغییر شکل و عدم وجود روشهای تحلیلی دقیق برای محاسبه پارامترهای هدف، روش المان محدود بکار گرفته شده است. این مدلهای المان محدود توسط آزمایشهای تجربی صحه گذاری شده اند. حجم بسیار بالای محاسبات و زمان بر بودن فرایند تحلیل، استفاده مستقیم از این روشها را در الگوریتمهای بهینه سازی که نیازمند تکرار محاسبات هستند، عملاًً غیرممکن می سازد. بنابراین وجود نگاشتی که بتواند پارامترهای هدف را با آگاهی از متغیرهای تصمیم گیری با خطای کمی تخیمن بزند مشکل فوق را مرتفع می کند. به همین منظور نرم افزاری تهیه شده است تا بتواند به طور خودکار به تعداد دلخواه مدل المان محدود با مشخصات مورد نظر را ایجاد کرده و نتیجه حل آنها را ذخیره کند. بر اساس نتایج این تحلیل های المان محدود، دو شبکه عصبی جداگانه برای تخمین مقدار انرژی جذب شده توسط لوله ها و بیشینه نیروی منتقل شده توسط آنها به تکیه گاه تولید شده اند. در نهایت با بکارگیری این شبکه ها به عنوان بخش اصلی توابع هدف در داخل الگوریتم بهینه سازی چند هدفه، مجموعه ای از نقاط بهینه پرتو بر اساس متغیرهای تصمیم گیری و پارامترهای هدف بدست آمده است.
- Abstract
- In this thesis, multi-objective optimization of Grooved Thin-Walled Circular Tubes in Axial Loading is performed. An explicit Finite Element Model of a grooved tube under axial load is generated using LS-DYNA software. The output data of the FE model (containing the amount of absorbed energy and the peak load during the axial loading) is validated by means of comparison between corresponding results and similar experimental test. A MATLAB code is generated which is able to generate the LS-DYNA input file, run LS-DYNA solver and elicit the results for a tube with arbitrary mechanical and geometrical properties. The code is also able to generate and run multiple FE models with a matrix of desired input data. This code is then used in order for generating and solving required number of FE models with various properties, as the input data (containing training data, validation data and test data) for two Feed-Forward Neural Networks. The first network is a means to predict the amount of absorbed energy during the loading process, and the second network is designed to predict the peak load in the same process. Finally, by exerting these two networks as objective functions into the multi-objective optimization process, a Pareto-optimal set of solutions has been obtained. The algorithm selected for multi-objective optimization is NSGA-II multi-objective genetic algorithm.
