Kafes sistemlerin yapım kısıtları ile optimal tasarımı
Optimal design of trusses with constructability constraints
Yazar: SEDANUR BALTA
Danışman: DOÇ. DR. HAKAN ÖZBAŞARAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Kafes sistemler = Truss systems ; Metasezgiseller = Metaheuristics ; Optimizasyon = Optimization

Özet:
Bilgisayar ile otomatik tasarım bir tasarımın bilgisayar tarafından insan müdahalesi olmadan gerçekleştirilmesidir. Eşzamanlı boyut, şekil ve topoloji optimizasyonu konusunda yapılan çalışmalar bilgisayar ile otomatik tasarımın, bilgisayar destekli tasarımın yerini almaya hazırlandığını göstermektedir. Eşzamanlı boyut, şekil ve topoloji optimizasyonu konusunda sunulan çoğu çalışma, önerdiği optimizasyon yönteminin (veya yöntem iyileştirmesinin) performansını popüler test problemleri ile ölçmektedir. Bu test problemleri (i) bazı düğüm noktalarının (belirli veya tüm yönlerde) hareket etmesine izin vermemek, (ii) bazı düğümlerin birlikte hareket etmesini zorunlu kılmak, (iii) bazı çubukların kullanılmasına ve/veya kaldırılmasına izin vermemek ve (iv) çubukların ait oldukları kesit gruplarını önceden belirlemek gibi basitleştirmeler kullanılarak tasarlanmıştır; bu sebeple gerçek dünya tasarım problemlerini temsil edememektedirler. Ek olarak, bu problemlerin çoğunda sadece yapısal kısıtlar göz önünde bulundurulur ve yapım kısıtları ihmal edilir. Yapısal kısıtlar kullanılan malzeme (gerilme, şekil değiştirme vb.) ve taşıyıcı sistem davranışı (düğüm yer değiştirmesi, global burkulma vb.) ile ilgilidir. Yapım kısıtları ise sistemde kesişen elemanların bulunmaması ve bir düğüme çok sayıda elemanın bağlanmaması gibi sistemin imal edilmesini mümkün kılan kısıtlardır. Bu çalışmada düzlem kafes sistemlerin bilgisayar ile otomatik tasarımının gerçek hesaplama yükü tartışılmıştır. Burada "gerçek hesaplama yükü" ifadesi ile anlatılmak istenen, gerçek dünya problemlerinde olmayan basitleştirici kısıtların bulunmadığı ve yapısal kısıtların yanında yapım kısıtlarının da hesaba katıldığı tasarım problemlerine yakın-optimal çözümler aramak için harcanan işlem gücüdür. Kafes sistemlerin optimizasyonu için uygun olduğu daha önce yapılan çalışmalarla gösterilmiş parametresiz bir metasezgisel algoritma kullanılarak sayısal deneyler yapılmış ve sonuçlar tartışılmıştır.

Abstract:
Computer-automated design is the realization of a design by a computer without human intervention. Studies on simultaneous size, shape, and topology optimization show that computer-automated design is preparing to replace computer-aided design. Most studies presented on simultaneous size, shape, and topology optimization measure the performance of their proposed optimization method (or method improvement) with popular test problems. These test problems (i) do not allow some nodes to move (in certain or all directions), (ii) require some nodes to move together, (iii) do not allow some members to be used and/or removed, and (iv) the members belong to designed using simplifications such as predetermining cross-section groups; therefore, they cannot represent real-world design problems. In addition, in most of these problems, only structural constraints are considered, and construction constraints are neglected. Structural constraints are related to the material used (stress, strain, etc.) and the behavior of the structural system (node displacement, global buckling, etc.). On the other hand, construction constraints are the constraints that make it possible to manufacture the system, such as the absence of intersecting elements in the system and not connecting many elements to a node. In this study, the real computational load of computer-automated design of plane truss systems is discussed. What is meant by the expression "real computational load" here is the processing power spent in searching for near-optimal solutions to design problems where there are no simplistic constraints that are not found in real-world problems and where construction constraints are taken into account as well as structural constraints. Numerical experiments were carried out using a parameterless metaheuristic algorithm, which has been shown by previous studies to be suitable for the optimization of truss systems, and the results are discussed.