Tối ưu kích thước các thành viên của cấu trúc khung bằng thiết kế trực tiếp và thuật toán tiến hóa phân biệt tự thích nghi

Thiết kế trực tiếp bằng phân tích phi tuyến không đàn hồi gần đây đã được cho phép cho thiết kế cấu trúc vì phương pháp này có thể dự đoán trực tiếp hành vi của cấu trúc dưới dạng tổng thể, từ đó loại bỏ các kiểm tra khả năng chịu lực cho từng thành viên cấu trúc riêng lẻ. Tuy nhiên, việc sử dụng thiết kế trực tiếp thường đi kèm với nỗ lực tính toán quá mức, đặc biệt đối với các vấn đề thiết kế cấu trúc phức tạp như tối ưu hóa hoặc phân tích độ tin cậy. Trong nghiên cứu này, chúng tôi giới thiệu một phương pháp hiệu quả cho tối ưu hóa kích thước cấu trúc khung sử dụng phân tích phi tuyến không đàn hồi cho thiết kế trực tiếp của các cấu trúc. Hàm mục tiêu là trọng lượng tổng thể của cấu trúc trong khi các ràng buộc về sức mạnh và khả năng sử dụng được đánh giá bằng phân tích phi tuyến không đàn hồi. Để tiết kiệm chi phí tính toán, một thuật toán tiến hóa phân biệt (DE) được cải tiến được áp dụng. So với thuật toán DE truyền thống, phương pháp đề xuất có hai cải tiến lớn: (1) một chiến lược đột biến tự thích ứng dựa trên phương pháp p-best để tăng cường sự cân bằng giữa tìm kiếm toàn cục và tìm kiếm cục bộ và (2) sử dụng kỹ thuật so sánh đa (MCT) để giảm thiểu phân tích cấu trúc dư thừa. Các kết quả số liệu từ nghiên cứu điển hình về khung 72 thanh cho thấy rằng hiệu suất của phương pháp đề xuất có nhiều ưu điểm vượt trội so với phương pháp DE truyền thống.