بهینه سازی سازه های فضاکار با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ساختار سلولی (CSO)

طراحی بهینه سازه های فضاکار (Space Structures) به دلیل پیچیدگی هندسی، تعداد زیاد متغیرهای طراحی و قیود متعدد تنش، جابجایی، پایداری یکی از چالش برانگیزترین مسائل در مهندسی عمران و مکانیک محسوب می شود (Haftka & Gurdal, ۱۹۹۲). روش های سنتی بهینه سازی معمولا در این مسائل با مشکلاتی مانند گیر افتادن در بهینه های محلی، هزینه محاسباتی بالا و ناتوانی در مدیریت همزمان چندین هدف متضاد مواجه هستند (Kaveh & Mahdavi, ۲۰۱۴). در این پژوهش، یک روش نوین برای بهینه سازی سازه های فضاکار مبتنی بر الگوریتم بهینه سازی ساختار سلولی (Cellular Structure Optimization - CSO) ارائه می شود. این الگوریتم فراابتکاری که از فرآیندهای زیستی سلولی (تقسیم میتوز، تمایز، آپوپتوز و سیگنال دهی بین سلولی) الهام گرفته شده است (Holland, ۱۹۹۵; Kennedy & Eberhart, ۱۹۷۵)، با بهره گیری از پنج گونه سلولی تخصصی و هفت نیروی حرکت هوشمند به طور همزمان تعادل میان اکتشاف سراسری و بهره برداری محلی را حفظ می کند. کارایی الگوریتم CSO بر روی سه خرپای مرجع کلاسیک (خرپای ۱۰ عضوی، ۲۵ عضوی و ۷۲ عضوی) مورد ارزیابی قرار گرفته است (Kaveh & Khayatazad, ۲۰۱۲; Cheng & Prayogo, ۲۰۱۴). نتایج نشان می دهد که CSO عملکرد برتری نسبت به الگوریتم های کلاسیک (DE, PSO, GA و WOA) از نظر وزن نهایی، سرعت همگرایی و رعایت قیود دارد. تحلیل های آماری آزمون های ویلکاکسون و فریدمن، برتری معنادار CSO را در سطوح اطمینان ۹۵ و ۹۹ درصد تایید کرده است.

کلیدواژه ها:

بهینه سازی سازه های فضاکار ، الگوریتم بهینه سازی ساختار سلولی (CSO) ، خرپا ، الگوریتم های فراابتکاری ، بهینه سازی چندهدفه