بهینه سازی توپولوژی سازه با در نظر گرفتن قیود تنش خوشه بندی شده

در این مقاله روشی برای بهبود اعمال قید تنش در طراحی توپولوژی سازه با جرم کمینه ارائه شده است. برای فرمول بندی مسئله بهینه سازی توپولوژی از روش اجزای محدود و برای مدل سازی مصالح از تابع چگالی مصنوعی استفاده شده است. برای محاسبه میزان تنش در اجزا از تنش فون میزز در نقاط انتگرال گیری گوس موسوم به نقاط فوق همگرا استفاده شده است. به منظور کاهش زمان و هزینه محاسبات از فن خوشه بندی قیود تنش مجتمع شده با روش P-norm برای کاستن از تعداد قیود مسئله بهینه سازی، که متناسب با تعداد المان های به کار رفته در مدل محاسباتی مسئله است، استفاده شده است. به این منظور تعداد زیادی از قیدهای تنش محلی با تعداد محدودی قید تنش سراسری جایگزین می شود. توصیف کاملی از فرمول بندی و تحلیل حساسیت قید تنش که با استفاده از روش الحاقی صورت پذیرفته، ارائه شده است. به علت پیچیدگی بهینه سازی توپولوژی با استفاده از قیدهای تنش، روش مجانب های متحرک برای حل مسئله بهینه سازی مورد استفاده قرار گرفته است. برای بررسی کارایی روش چند مثال تنش صفحه ای ارائه و با سایر پژوهش ها ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده حاکی از مزیت روش محاسباتی ارائه شده در تولید توپولوژی های قابل قبول و کاربردی است.