بهینه سازی عملکرد درهم شکستگی تیوب‌های جدار نازک اس شکل با استفاده از شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده ی مهندسی مکانیک، دانشگاه مونترال، کانادا

2 کارشناس ارشد، دانشکده ی مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

در این مقاله به مطالعه رفتار جذب انرژی سازه‌های تک جداره‌ای اس- شکل با هشت سطح مقطع مختلف از جمله مثلث، مربع، شش ضلعی، هشت ضلعی، دایروی، مستطیلی، لوزوی و بیضوی تحت بارگذاری دینامیکی محوری پرداخته شده است‌. این سازه‌ها در صنعت حمل و نقل به دلیل‌ شکل هندسی مخصوصشان در جاهایی که محدودیت مکانی ایجاب می‌کند مورد استفاده قرار می‌گیرند‌. بدلیل نسبت استحکام به وزن بالای‌ آلومنیوم، جنس سازه‌های ذکر شده در این پژوهش از مواد آلومنیومی در نظر گرفته شده است. شبیه‌سازی سازه‌های ذکر شده در نرم‌افزار المان محدود ال اس‌-داینا صورت می‌پذیرد. جهت رتبه‌بندی عملکرد جذب انرژی سازه‌ها از روش تصمیم‌گیری کپراس استفاده می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که سازه‌ی اس شکل با سطح مقطع مستطیلی‌ نسبت به مابقی سطوح رتبه‌ی بالاتری را در عملکرد درهم شکستگی به خود اختصاص می‌دهد. در انتها برخی از پارامترهای طراحی سازه-ی معرفی شده با استفاده از شبکه‌ عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک بهینه‌سازی می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] J.M. Alexander, An approximate analysis of the collapse of thin cylindrical shells under axia loading, Mechanical Applied Math, Vol 13(1), pp. 5–10, 1960.

 [2] Y. Ohakami, K. Takada, K. Motomura, M. Shimamura, Collapse of thin-walled curved beam with closed-hat section—Part 1: Study on collapse characteristics, SAE Paper 1990; 10.4271-1900460.

[3] K. Abe, K. Nishigaki, S. Ishivama, M. Ohta, M Takagi, curved beam with closed-hat section—part 2: Simulation by plane plastic hinge model, SAE Technical Paper, Vol, 10: 4271-900461, 1990.

[4] H.S. Kim, T. Wierzbicki, Closed-form solution for crushing response of three-dimensional thin-walled S frames with rectangular section, International Journal of Impact Engineering, vol, 30(1), pp. 87−112, 2004.

[5] C. Zhang, A. Saigal, Crash behavior of a 3D S-shape space frame structure. Journal of Materials Processing Technology, Vol, 191, pp. 256–259, 2007.

 [6] P. Hosseini-Tehrani, M. Nikahd, Effects of ribs on S-frame crashworthiness, Proceeding of IMech E Part D: Journal of Automobil Engineering, Vol, 220 (12), pp. 1679–1689, 2006.

 [7] P.Hosseini-Tehrani,M.Nikahd,TwomaterialsS-framerepresentation for improving crashworthiness and lightening, Thin-Walled Structures, Vol, 44(4), pp. 407–414, 2006.

[8] A. Elmarakbi, Y.X. Long, J. MacIntyre, Crash analysis and energy absorption characteristics of S-shaped longitudinal members, Thin-Walled Structure, Vol, 68, pp. 65–74, 2013.

 [9] J. Han, K. Yamazaki, Crashworthiness optimization of Sshape square tubes, International Journal Vehicle Design, Vol, 31(1), pp 72−85, 2013.

[10] H.S. Kim, New extruded multi-cell aluminum profile for maximum crash energy absorption and weight efficiency, Thin-walled Structure, Vol, 40 (4), pp. 311–27, 2002.

[11] A. Khalkhali, Best compromising crash worthiness design of automotive S-rail using TOPSIS and modified NSGAII, JournalofCentralSouthUniversityofTechnology, Vol, 22, pp. 121−133, 2015

 [12] Quasi-StaticCollapseofSpot-Welded,Thin-WalledCurved Beams, TB-03-TWCB-1 Revised: April 2007

 [13] G.Zheng,S.Wu,G.Sun,G.Li,Q.Li,Crushinganalysisof foam-filled single and bitubal polygonal thin-walled tubes, International Journal Mechanical Science, Vol, 87, pp. 226– 240, 2014.

[14] S.Pirmohammad,S.EsmaeiliMarzdashti,Crushingbehavior of new designed multi-cell members subjected to axial and oblique quasi-static loads, Thin-Walled Structure, Vol. 108, pp. 291–304, 2016. [15] H. Demuth, M. Beale, M. Hagan, Neural network tool boxTM6user’sguide”theMathWorksWebsite: TheMath Works, Inc, 2010.

 [16] R.J. Schalkoff, Artificial neural networks McGraw-Hill, 1997.

[17] X. Liao, Q. Li, X. Yang, W. Zhang, W. Li, Multiobjective optimization for crash safety design of vehicles using stepwiseregressionmodel,StructuralandMultidisciplinary Optimization, Vol, 35, pp. 561–569, 2008. [18] D. Liu, K.C. Tan, C.K. Goh, W.K. Ho, A multi objective memetic algorithm based on particles warm optimization, IEEE Trans Syst, Vol, 37, pp. 42–50, 2007.