بهینه‌سازی دوهدفه سازه‌ای کپسول فضایی با تقریب استوانه‌ی جدار نازک

Abstract

در این مقاله به بهینه‌سازی سازه‏ای کپسول فضایی با تقریب یک پوسته استوانه‌ای جدارنازک 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 می‌باشد. 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 است، تا میزان حساسیت توابع هدف و قیود نسبت به متغیرهای طراحی بررسی شود. بعد از حل عددی مقادیر خروجی به‌کمک نرم‎افزار انسیس و تهیه‌ی سطح پاسخ، نقطه بهینه طراحی به‌کمک الگوریتم بهینه-سازی ژنتیک دو هدفه شناسایی شده است. در ادامه با شبیه‌سازی عددی نقطه بهینه، صحت مقادیر به‌دست 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 بدست می‌آید. با این وجود این نقطه کمترین فاصله از مبدا را داشته و نقطه زانویی به عنوان نقطه بهینه انتخاب شده است.

Keywords

• پوسته کپسول فضایی
• تحلیل حساسیت
• روش سطح پاسخ
• بهینه‌سازی دوهدفه
• الگوریتم ژنتیک