دانلود مقاله ISI انگلیسی شماره 57089
ترجمه فارسی عنوان مقاله

روش های کارآمد برای بهینه سازی طراحی مبتنی بر قابلیت اطمینان از پانل های کامپوزیت

عنوان انگلیسی
Efficient methodologies for reliability-based design optimization of composite panels
کد مقاله سال انتشار تعداد صفحات مقاله انگلیسی
57089 2016 13 صفحه PDF
منبع

Publisher : Elsevier - Science Direct (الزویر - ساینس دایرکت)

Journal : Advances in Engineering Software, Volume 93, March 2016, Pages 9–21

ترجمه کلمات کلیدی
تحلیل قابلیت اطمینان، بهینه سازی طراحی، مدل های جایگزین
کلمات کلیدی انگلیسی
Reliability analysis; Design optimization; Surrogate models
ترجمه چکیده
عوامل اصلی طراحی لمینیت کامپوزیت، ابعاد هندسی، توالی انباشته شامل ضخامت ورق و زاویه جهت، خواص مکانیکی مواد، بارهای اعمال شده و الزامات عملکرد است. اغلب این عوامل معمولا تحت تأثیر عدم اطمینان قرار می گیرند و این باید در هنگام طراحی این ساختارها مورد توجه قرار گیرد. بنابراین، برای ارزیابی الزامات عملکرد باید از مقدار سنجی عدم اطمینان استفاده شود و وقتی که طراحی بهینه سازی شده است، یک روش مبتنی بر قابلیت اطمینان توصیه می شود. با این حال، این روش ها دارای نقایصی مانند عدم اطمینان در مورد عدم اطمینان موجود در متغیرهای مدل یا هزینه محاسبات بالا مورد نیاز برای اعمال الگوریتم ها به مدل های متوسط ​​تا بزرگ هستند. در این مقاله روشهای متعددی برای بهینه سازی طراحی پانل های کامپوزیت تحت شرایط نامطمئن ارزیابی می شود. اندازه گیری عدم قطعیت با استفاده از روش های تقریبی حالت محدود و با استفاده از روش تصحیح تصادفی انجام می شود. نمونه گیری مونت کارلو نیز برای بررسی نتایج اعتبار استفاده می شود. فرایند بهینه سازی با استفاده از الگوریتم های مبتنی بر گرادینت و ژنتیک با متغیرهای طراحی مداوم یا گسسته انجام می شود. روش های جایگزین، از جمله چندجمله ای، کریگینگ، اسپلینس رگرسیون سازگار چند متغیره، و شبکه های عصبی مصنوعی و همچنین محاسبات موازی، برای ادامه زمان تجزیه و تحلیل در سطوح قابل قبول استفاده شده است. مثال کاربردی از یک پانل کامپوزیت سفت شده یک بدنه هواپیما برای نشان دادن عملکرد محاسباتی و دقت روش ها ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که بهبود قابل توجهی در زمان تجزیه و تحلیل بدون صدمه زدن به دقت است.

چکیده انگلیسی

The main factors governing the design of composite laminates are the geometrical dimensions, the stacking sequence –including ply thickness and orientation angles–, the mechanical properties of the materials, the applied loads and the performance requirements. Most of these factors are commonly affected by uncertainty and this should be taken into account when designing these structures. Thus, uncertainty quantification should be used to evaluate the performance requirements and a reliability-based procedure is advisable when the design is optimized. However, these methods present several drawbacks, like the lack of trustworthy information about the uncertainty present in the variables of the model or the high computational cost required to apply the algorithms to medium to large models. This paper evaluates several methodologies for design optimization of composite panels under uncertainty. The uncertainty quantification is performed using stochastic expansion and limit state approximation methods. Monte Carlo sampling is also used to verify reliability results. The optimization process is carried out using gradient-based and genetic algorithms, with either continuous or discrete design variables. Surrogate methods, including polynomial, kriging, multivariate adaptive regression splines, and artificial neural networks, as well as parallel computing, have been leveraged to keep analysis times under acceptable levels. An application example of a stiffened composite panel of an aircraft fuselage is presented to demonstrate the computational performance and the accuracy of the methods. Results show major improvement in analysis time without compromising on precision.