مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

بهینه‌سازی توپولوژی سازه‌های پیوسته با استفاده از ترکیب روش‌های بدون شبکه‌ی گالرکین و بهینه‌سازی توپولوژی تکاملی دو جهته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه ازاد اسلامی واحد بروجرد
2 Shariati Ave.
10.22034/ijme.2025.531262.2107
چکیده
این مقاله رویکردی پیشرفته برای بهینه‌سازی توپولوژی سازه‌ها با ترکیب روش بهینه‌سازی سازه‌ای تکاملی دوطرفه با روش بدون شبکه گالرکین معرفی می‌کند. هدف اصلی این رویکرد ترکیبی، کاهش قابل توجه زمان محاسبات ضمن حفظ دقت بالا در فرآیند بهینه‌سازی است. روش‌های سنتی مبتنی بر شبکه، به ویژه در مسائلی که شامل هندسه‌های پیچیده هستند، اغلب نیاز به تولید شبکه دقیق و بازسازی مکرر شبکه در طول فرآیند بهینه‌سازی دارند که می‌تواند هزینه و پیچیدگی محاسباتی را به طور قابل توجهی افزایش دهد. با ترکیب یک روش بدون شبکه مانند روش بدون شبکه گالرکین، رویکرد پیشنهادی نیاز به تولید شبکه را از بین می‌برد و هنگامی که با کارایی الگوریتم بهینه‌سازی توپولوژی تکاملی دو جهته ادغام می‌شود، منجر به فرآیند بهینه‌سازی سریع‌تر و ساده‌تری می‌شود.

نتایج عددی ارائه شده در این مطالعه نشان می‌دهد که این روش ترکیبی تا 2.5 برابر سریع‌تر از رویکردهای مرسوم مبتنی بر روش اجزا محدود عمل می‌کند، در حالی که همچنان عملکرد مکانیکی قابل اعتماد و یکپارچگی سازه را تضمین می‌کند. علاوه بر این، به دلیل انعطاف‌پذیری روش بدون شبکه گالرکین در مدیریت هندسه‌های پیچیده و شرایط مرزی متغیر، تکنیک پیشنهادی به ویژه برای کاربردهای مهندسی دنیای واقعی موثر است. این روش به ویژه برای صنایعی مانند هوافضا، خودرو و مهندسی مکانیک که تقاضا برای طرح‌های سازه‌ای سبک، قوی و پیچیده زیاد است، مناسب است. به طور کلی، ادغام روش بدون شبکه گالرکین و بهینه‌سازی تکاملی دوجهته، یک راه حل قوی و کارآمد برای محدودیت‌های تکنیک‌های سنتی بهینه‌سازی توپولوژی ارائه می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Topology optimization of continuous structures using a combination of Galerkin mesh-free methods and bidirectional evolutionary topology optimization

نویسندگان English

Alireza Lavaei 1
Ali Rahmani Firoozjaee 2
1 Department of Civil Engineering, BO.C., Islamic Azad University, Borujerd, Iran
2 Shariati Ave.
چکیده English

This paper presents an advanced approach to optimize the topology of structures by combining the Bidirectional Evolutionary Structural Optimization (BESO) method with the Mesh-Free Galerkin (EFG) method. The main goal of this hybrid approach is to significantly reduce the computational time while maintaining high accuracy in the optimization process. Traditional mesh-based methods, especially in problems involving complex geometries, often require precise mesh generation and repeated mesh reconstruction during the optimization process, which can significantly increase the computational cost and complexity. By incorporating a mesh-free method such as EFG, the proposed approach eliminates the need for mesh generation and, when combined with the evolutionary efficiency of the BESO algorithm, results in a faster and simpler optimization process.

Numerical results presented in this study show that this combined method is up to 2.5 times faster than conventional approaches based on the finite element method (FEM), while still ensuring reliable mechanical performance and structural integrity. Furthermore, due to the flexibility of the EFG method in handling complex geometries and variable boundary conditions, the proposed technique is particularly effective for real-world engineering applications. This method is particularly suitable for industries such as aerospace, automotive, and mechanical engineering where the demand for lightweight, strong, and complex structural designs is high. Overall, the integration of BESO and EFG provides a robust and efficient solution to the limitations of traditional topology optimization techniques.

کلیدواژه‌ها English

topology optimization
Meshfree methods
Bi-directional evolutionry topolgy optimization

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 23 آذر 1404