طراحی بهینه نامعین یک کپسول زیستی تحت عدم قطعیت های تلرانسهای هندسی ساخت و مونتاژ

در این مقاله، یک روش طراحی بهینه نامعین برای کمینه سازی جرم کل یک کپسول فضایی بازگشتی تحت تاثیر عدم قطعیت های تلرانس‎های هندسی ساخت و مونتاژ ارائه شده است. طراحی بهینه نامعین یعنی بهینه سازی طراحی با لحاظ کردن اثر عدم قطعیت ها، به طوری که طراحی نهایی مقاوم و پایدار باشد. رویکرد پیشنهادی مبتنی بر ترکیب طراحی بهینه چندهدفی و ارزیابی بهینگی نامعین واریانس محور می‎باشد. ابتدا نقطه بهینه اولیه با استفاده از الگوریتم ژنتیک در شرایط معین تعیین می شود. سپس، ارزیابی بهینگی نامعین این طراحی در برابر تغییرات احتمالی تحت تاثیر پارامترهای عدم قطعیت از طریق یک فرایند تکراری انجام می گردد. چنانچه طراحی به دست آمده معیارهای بهینگی نامعین را برآورده نکند، الگوریتم با تعدیل قیود طراحی و جست وجوی نقطه بهینه جدید، این فرایند را تا دستیابی به یک طراحی بهینه نامعین تکرار می کند. چارچوب طراحی بهینه چندموضوعی به روش همه در یک مرحله (AAO) پیاده سازی شده است. از نمونه برداری ابرمکعب لاتین (LHS) در فضای عدم قطعیت های هندسی استفاده شده و سطوح پاسخ توابع هدف و قیود استخراج گردیده است. سپس، با به کارگیری روش تحلیل واریانس، تاثیر عدم قطعیت های هندسی بر پاسخ های بهینه کمی سازی شده است. نتایج نشان می دهد که کپسول بهینه شده نامعین، ۷/۱۰ درصد سبک تر از طراحی پایه است، در حالی که حاشیه پایداری استاتیکی آن نیز بهبود یافته است. این کاهش جرم از طریق بازطراحی هوشمندانه شمایل آیرودینامیکی کپسول و حذف نیاز به جرم تعادلی محقق شده است. همچنین، ارزیابی بهینگی نامعین تایید می کند که توابع بحرانی طراحی دارای حداقل حاشیه ایمنی ۲ سیگما در برابر عدم قطعیت های هندسی هستند که گواهی بر قابلیت اطمینان طرح پیشنهادی است.

کلیدواژه ها:

طراحی بهینه نامعین ، کپسول زیستی ، عدم قطعیت های هندسی ، ارزیابی بهینگی واریانس محور