Optimum structural design using analogies to natural processes
Doğal süreçlere dayalı analojiler kullanılarak optimum yapı tasarımı
- Tez No: 116506
- Danışmanlar: PROF. DR. FUAT ERBATUR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Optimizasyon, Yapı Optimizasyonu, Evrimsel Algoritmalar, Genetik Algoritmalar, Tavlama Simülasyonu, Kafes ve Çerçeve Sistemlerin Optimum Kesit Tasarımı, Kafes Sistemlerin Eş Zamanlı Topoloji Optimizasyonu VI, Optimization, Structural Optimization, Evolutionary Algorithms, Genetic Algorithms, Simulated Annealing, Size Optimum Design of Trusses and Frames, Simultaneous Layout Optimization of Trusses IV
- Yıl: 2001
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 327
Özet
öz DOĞAL SÜREÇLERE DAYALI ANALOJİLER KULLANILARAK OPTİMUM YAPI TASARIMI Hasançebi, Oğuzhan Doktora, İnşaat Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Fuat Erbatur Mart 2001, 306 sayfa Konvansiyonel teknikler kullanılarak kompleks yapı optimizasyonu problemlerim çözme yönündeki teşebbüsler türlü zorluklara ve verimsizliklere neden olmaktadır. Bunun en büyük sebebi bu tekniklere özgü türeve dayalı aramanın sebepleri çok iyi bilinen yetersizlikleridir. Örnek olarak, bunların uzun ve zor türev hesaplamaları gerektirmeleri, tasarım kümesini yeterli derecede araştırmaksızın lokal bir optimuma yakınsamaları, başlangıç çözümüne fazlasıyla bağımlı olmaları, ve ayrık ve karma tasarım değişkenlerini ele alabilme yeteneğinden yoksun olmaları gösterilebilir. Son zamanlarda, diğer global optimizasyon teknikleri ile birlikte genetik algoritmalar ve tavlama simülasyonu yöntemleri, bu zorlukların üstesinden gelebilecek güçlü ve modern stratejiler olarak ortaya çıkmış, ve önemli ilgi görmüş ve popülarite kazanmıştır. Bu tekniklerin temelinde yatan kavramlar ve dolayısıyla onların algoritmik modelleri, optimizasyon ile doğada yer alan olaylar arasındakibenzerliklerin saptanmasıyla kurulmuştur. Daha açıkçası, canlı ilerinin doğal ortama adapte olması, genetik algoritmalarda ilkin bilgisayar ortamında bir tasarım popülasyonunun oluşturulması ve sonra bu popülasyonun evrimsel prensipler kullanılarak uygun tasarım bölgelerine doğru yavaş yavaş geliştirilmesi ile simüle edilmiştir. Diğer taraftan, tavlama simülasyonu yöntemi, termodinamiğin ve istatistiksel mekaniğin temel prensiplerine direkt bir benzerlik kurarak, fiziksel sistemlerin tavlama işleminin simüle edilmiş bir modelini kullanır. Genel olarak, bu tez genetik algoritmalar ve tavlama simülasyonu tekniklerinin, optimum yapı tasarımının nispeten basit problemlerinden çok daha kompleks nitelikli problemlerine (örneğin, kafes sistemlerin eş zamanlı kesit, şekil ve topoloji optimizasyonu) uzanan uygulamalarında kullanımını araştırmaktadır. Bu doğrultuda ilkin her iki teknik, ilgili problemlere elverişliliği ve uygulanabilirliği açısından incelenmektedir. Bundan sonra, tekniklerin kendilerine özgü arama özellikerinin aydınlatılması yönündeki çalışmaları takiben, elde edilen bulgular tekniklerin daha etkin bir şekilde çalıştırılmaları için değişiklikler ve geliştirmeler önermek üzere yorumlanmaktadır. Tez içinde literatürden alınan pek çok standart deneme problemi, genetik algoritmalarının ve tavlama simülasyonu tekniklerinin diğer ayrık ve sürekli metotlarla kıyaslanması için ele alınmaktadır. Elde edilen neticeler, bu tekniklerle optimum yapı tasarımının daha etkin bir şekilde kullanılması açısından, bazı öneriler ışığında geniş olarak tartışılmaktadır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT OPTIMUM STRUCTURAL DESIGN USING ANALOGIES TO NATURAL PROCESSES Hasançebi, Oğuzhan Ph. D., Department of Civil Engineering Supervisor: Prof. Dr. Fuat Erbatur March 2001, 306 pages The attempts to solve structural optimization problems of increased complexity with conventional techniques result in various computational difficulties and inefficiencies due to their inherent gradient-based search with well-known shortcomings, e.g., requiring lengthy and difficult gradient calculations; converging to a local optimum without exploring the design space adequately; too much dependency on the starting solution; and lacking capabilities to treat discrete and mixed design variables. Recently, genetic algorithms (GAs) and simulated annealing (SA), together with other global optimization techniques, emerged as powerful and modern strategies to efficiently deal with these difficulties, and therefore rightly attracted a substantial interest and popularity. The underlying concepts of these techniques and thus their algorithmic models have been devised by establishing similarities between the optimization task and events occurring in mnature. More specifically, the adaptation of living species to natural habitat is mimicked in GAs by first creating a population of designs in computer environment and then evolving this population towards favourable design regions using evolutionary principles. On the other hand, SA employs a simulative model of annealing process of physical systems, establishing a direct analogy to the elementary principles of thermodynamics and statistical mechanics. This thesis is concerned with the use of GAs and SA in optimum structural design applications, which range from some relatively simple problems to the problems of increased complexity (e.g., simultaneous size, shape and topology optimum design of trusses). In this course, firstly both techniques are investigated in terms of their practicality and applicability to the problems of interest. Next, following a detailed study towards enlightening the inherent search characteristics of the techniques, the findings are interpreted to propose some variations and extensions to accomplish an enhanced computational efficiency. Throughout the thesis numerous standard test problems taken from the literature are studied for comparing the success of the proposed GA and SA techniques with other discrete and continuous optimization methods. The results are discussed in detail to reach certain recommendations contributing to a more efficient use of the techniques in optimum structural design.
Benzer Tezler
- Büyük ölçekli çelik yapıların sezgisel optimizasyon yöntemleriyle optimum tasarımı
Optimum design of large-scale steel structures using metaheuristic optimization methods
İBRAHİM BEHRAM UĞUR
Doktora
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiDicle Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADIK ÖZGÜR DEĞERTEKİN
- Development of novel biocatalysts for industrial applications
Endüstriyel uygulamalar için yeni biyokatalizörlerin geliştirilmesi
BARIŞ BİNAY
Doktora
İngilizce
2012
Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVİN GÜL KARAGÜLER
PROF. NICHOLAS JAMES TURNER
- İmalat sistemlerinin tasarlanması ve öncelik kurallarının belirlenmesinde yapay sinir ağlarının kullanılması
Başlık çevirisi yok
TARIK ÇAKAR
Doktora
Türkçe
1997
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYHAN TORAMAN
- Elektrik makinaları kontrolünde bulanık mantığın uygulanması
Fuzzy logic applications in control of electrical machines
NESLİHAN KEPEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. M. EMİN TACER
- Uydu verileri ile İstanbul Boğazı ve Haliç'de su kirliliğinin makro düzeyde belirlenmesi
Intrepretation at macro level as pollution of water resources of remotely sensed data of Bosphorus and golden horn estuary by an unsupervised and supervised classification method
H.GONCA COŞKUN