Topology optimization of mechanical structures using artificial immune system

• Autorzy: Poteralski A. , Szczepanik M. , Burczyński T.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja topologiczna układów mechanicznych przy użyciu sztucznego systemu immunologicznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with an application of the artificial immune system (AIS) and the finite element method to the optimization problems of 2-D, 3-D and the combination of 2-D and 3-D structures. The optimization method concerns the simultaneous optimization of topology, shape, and material. This approach is based on the mechanism discovered in biological immune systems. The main advantage of the AIS is the fact that this approach does not need any information about the gradient of the fitness function and gives a strong probability of finding the global optimum. The numerical examples demonstrate that the method based on evolutionary computation is an effective technique for solving computer aided optimal design.

PL

Artykuł dotyczy zastosowania sztucznego systemu immunologicznego (SSI) i metody elementów skończonych do optymalizacji układów 2-D, 3-D oraz połączonych układów 2-D i 3-D. Metoda optymalizacji dotyczy równoczesnej optymalizacji topologii, kształtu oraz własności materiałowych układu. Podejście to bazuje na mechanizmach zaobserwowanych w biologicznych systemach immunologicznych. Główną zaletą SSI jest fakt, że podejście to nie wymaga informacji o gradiencie funkcji przystosowania i daje duże prawdopodobieństwo znalezienia optimum globalnego. Przykłady numeryczne przedstawiają, że metoda bazująca na obliczeniach immunologicznych jest efektywnym narzędziem komputerowego wspomagania optymalnego projektowania.

Słowa kluczowe

PL

sztuczny system immunologiczny (SSI); optymalizacja topologiczna; układ mechaniczny; komputerowe wspomaganie optymalnego projektowania; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wyższa Szkoła Informatyki i Umiejętności
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Informatyki
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 8, Nr 2
• Strony: 95--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Poteralski A.

autor

Szczepanik M.

autor

Burczyński T.

• Department for Strength of Materials and Computational Mechanics 44-100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• [1] Aleander J.T., An Indexed Bibliography of Distributed Genetic Algorithms, University of Vaasa, Report 94-1-PARA, Vaasa, Finland, 2000
• [2] Bendsøe M. P.: Optimal shape design as a material distribution problem, Struct. Optim. Vol. 1, s. 193-202, 1989
• [3] Burczyński T., Poteralski A., Orantek P.: Generalized shape optimization of three-dimensional structures using evolutionary computation. Proc. 6th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization WCSMO 2005, Rio de Janeiro, Brazil, 2005
• [4] Burczyński T., Poteralski A., Szczepanik M., Genetic generation of 2-D and 3-D structures. In: Computational Fluid and Solid Mechanics 2003 (ed. K.J. Bathe), Vol. 2, Proc. Second M.I.T. Conference on Computational Fluid and Solid Mechanics Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139 U.S.A. Elsevier 2003, pp. 2221-2225.
• [5] Kutyłowski R.: Topology optimization of material continuum (in polish), monograph, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004
• [6] MSC/Nastran Users Guide, 2000.
• [7] Poteralski A., Topology optimization of the 3-D structures for various criteria using evolutionary algorithm, III European Conference on Computational Mechanics Solids, Structures and Coupled Problems in Engineering, Lisbon, Portugal, June 2006
• [8] Szczepanik M., Ph. D. Thesis, Optimization of 2-D structures using evolutionary algorithms, Silesian University of Technology, Gliwice 2003
• [9] Szczepanik M., Burczyński T., Evolutionary computation in optimization of 2-D structures. Proc. 5th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization WCSMO 2003, Italy, Venice 2003.
• [10] Wierzchoń S. T., Artificial Immune Systems, theory and applications, EXIT, 2001 (in Polish).
• [11] Zienkiewicz O.C., Taylor R.L.: The Finite Element Method. Butterworth Heinemann, Oxford 2000.