Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Kết hợp thuật toán cơ chế giống điện từ với chiến lược di cư để tối ưu hóa kích thước và bố trí của cấu trúc giàn với các ràng buộc tần số
Tóm tắt
Thiết kế tối ưu của một cấu trúc giàn với các ràng buộc tần số động là một bài toán tối ưu hóa phi tuyến tính rất cao, với một số tối ưu cục bộ trong không gian tìm kiếm của nó. Trong loại bài toán tối ưu hóa cấu trúc này, các phương pháp tối ưu hóa cần có khả năng cao để thoát khỏi các bẫy của các tối ưu cục bộ trong không gian tìm kiếm. Bài báo này trình bày thuật toán kết hợp cơ chế giống điện từ và chiến lược di cư (EM–MS) cho tối ưu hóa bố trí và kích thước của cấu trúc giàn với nhiều ràng buộc tần số. Thuật toán cơ chế giống điện từ (EM) mô phỏng cơ chế thu hút và đẩy lùi giữa các hạt mang điện trong trường điện từ để tìm kiếm các giải pháp tối ưu, trong đó mỗi hạt là một ứng viên giải pháp cho bài toán tối ưu hóa. Trong thuật toán EM–MS được đề xuất, hai cơ chế được sử dụng để cập nhật vị trí của các hạt: thuật toán EM đã chỉnh sửa và một chiến lược di cư mới. Thuật toán EM đã chỉnh sửa được đề xuất nhằm hướng dẫn hiệu quả các hạt về phía khu vực của tối ưu toàn cục trong không gian tìm kiếm, và một chiến lược di cư mới được sử dụng để cung cấp khả năng khai thác hiệu quả giữa các hạt. Để kiểm tra hiệu suất của thuật toán được đề xuất, nghiên cứu này sử dụng năm ví dụ thiết kế giàn chuẩn với các ràng buộc tần số. Kết quả số cho thấy rằng thuật toán EM–MS là một bộ tối ưu hóa thay thế và cạnh tranh cho tối ưu hóa kích thước và bố trí của cấu trúc giàn với các ràng buộc tần số.
Từ khóa
#tối ưu hóa cấu trúc giàn #thuật toán cơ chế giống điện từ #chiến lược di cư #ràng buộc tần số #tối ưu hóa kích thước và bố tríTài liệu tham khảo
Grandhi RV (1993) Structural optimization with frequency constraints—a review. AIAA J 31:2296–2303
Grandhi RV, Venkayya VB (1988) Structural optimization with frequency constraints. AIAA J. 26:858–866
Sedaghati R, Suleman A, Tabarrok B (2002) Structural optimization with frequency constraints using finite element force method. AIAA J 40:382–388
Gholizadeh S, Salajegheh E, Torkzadeh P (2008) Structural optimization with frequency constraints by genetic algorithm using wavelet radial basis function neural network. J Sound Vib 312:316–331
Sergeyev O, Mroz Z (2000) Sensitivity analysis and optimal design of 3D frame structures for stress and frequency constraints. Comput Struct 75:167–185
Wang D, Zhang WH, Jiang JS (2004) Truss optimization on shape and sizing with frequency constraints. AIAA J 42:1452–1456
Goldberg DE (1989) Genetic algorithms in search optimization and machine learning. Addison-Wesley, Boston
Eberhart RC, Kennedy J (1995) A new optimizer using particle swarm theory. In: Proceedings of the sixth international symposium on micro machine and human science, Nagoya, Japan
Kaveh A, Talatahari S (2010) A novel heuristic optimization method: charged system search. Acta Mech 213:267–286
Rashedi E, Nezamabadi-pour H, Saryazdi S (2009) GSA: a gravitational search algorithm. Inf Sci 179:2232–2248
Erol OK, Eksin I (2006) New optimization method: big bang-big crunch. Adv Eng Softw 37:106–111
Rahami H, Kaveh A, Gholipur Y (2008) Sizing, geometry and topology optimization of trusses via force method and genetic algorithm. Eng Struct 30:2360–2369
Hasancebi O, Erbatur F (2002) On efficient use of simulated annealing in complex structural optimization problems. Acta Mech 157:27–50
Fourie PC, Groenwold AA (2001) The particle swarm optimization algorithm in size and shape optimization. Struct Multidiscip Optim 23:259–267
Gonçalves MS, Lopez RH, Miguel LFF (2015) Search group algorithm: a new metaheuristic method for the optimization of truss structures. Comput Struct 153:165–184
Degertekin SO (2008) Optimum design of steel frames using harmony search algorithm. Struct Multidiscip Optim 36:393–401
Togan V (2012) Design of steel frames using teaching-learning based optimization. Eng Struct 34:225–232
Degertekin SO, Hayalioglu MS (2013) Sizing truss structures using teaching-learning-based optimization. Comput Struct 119:177–188
Degertekin SO (2012) An improved harmony search algorithms for sizing optimization of truss structures. Comput Struct 92–93:229–241
Kaveh A, Farahmand B (2010) Azar, A. Hadidi, F. Rezazadeh Sorochi, S. Talatahari, Performance-based seismic design of steel frames using ant colony optimization. J Constr Steel Res 66:566–574
Chen X, Kong Y, Fang X, Wu Q (2013) A fast two-stage ACO algorithm for robotic path planning. Neural Comput Appl 22:313–319
Yi H, Duan Q, Liao TW (2012) Three improved hybrid metaheuristic algorithms for engineering design optimization. Appl Soft Comput J 13:2433–2444
Tsai J-T (2015) Improved differential evolution algorithm for nonlinear programming and engineering design problems. Neurocomputing 148:628–640
Lingyun W, Mei Z, Guangming W, Guang M (2005) Truss optimization on shape and sizing with frequency constraints based on genetic algorithm. J Constr Steel Res 25:361–368
Kaveh A, Zolghadr A (2014) Democratic PSO for truss layout and size optimization with frequency constraints. Comput Struct 130:102–103
Kaveh A, Zolghadr A (2012) Truss optimization with natural frequency constraints using a hybridized CSS–BBBC algorithm with trap recognition capability. Comput Struct 102–103:14–27
Khatibinia M, Sadegh Naseralavi S (2014) Truss optimization on shape and sizing with frequency constraints based on orthogonal multi-gravitational search algorithm. J Sound Vib 333:6349–6369
Kaveh A, Zolghadr A (2014) Comparison of nine meta-heuristic algorithms for optimal design of truss structures with frequency constraints. Adv Eng Softw 76:9–30
Birbil I, Fang SC (2003) An electromagnetism-like mechanism for global optimization. J Global Optim 25:263–282
Simon D (2008) Biogeography-based optimization. IEEE Trans Evol Comput 12:702–713
Gomes MH (2011) Truss optimization with dynamic constraints using a particle swarm algorithm. Expert Syst Appl 38:957–968
Kaveh A, Zolghadr A (2011) Shape and size optimization of truss structures with frequency constraints using enhanced charged system search algorithm. Asian J Civil Eng 12:487–509
Lin JH, Chen WY, Yu YS (1982) Structural optimization on geometrical configuration and element sizing with static and dynamic constraints. Comput Struct 15:507–515
Miguel LFF (2013) Shape and size optimization of truss structures considering dynamic constraints through modern meta-heuristic algorithms. Expert Syst Appl 39:9458–9467
Kaveh A, Ilchi Ghazaan M (2015) Hybridized optimization algorithms for design of trusses with multiple natural frequency constraints. Adv Eng Softw 79:137–147