تحلیل قابلیت اعتماد مرتبه اول سازه‌ها به کمک روش بهینه‌سازی بهبود یافته جستجوی هارمونی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسنده

دانشگاه زابل

چکیده

روش اولین مرتبه قابلیت اعتماد استفاده وسیعی در تخمین احتمال خرابی سازه‌ها دارد. برآورد مناسب شاخص قابلیت اعتماد در تخمین احتمال خرابی به کمک رویه اولین مرتبه قابلیت اعتماد حائز اهمیت است. عمدت‍اً، الگوریتم های تکرار ریاضی مانند هاسفر و لیند-رکویتز-فسلر (HL-RF) در تخمین شاخص قابلیت اعتماد مسائل غیرخطی همگرایی ناپایداری نشان داده است. الگوریتم جستجوی هارمونی بدون در نظر گرفتن تقعر یا تحدب مسائل قابلیت اعتماد می تواند تخمین مناسبی از شاخص قابلیت اعتماد ارائه دهد. در این مقاله یک الگوریتم جستجوی هارمونی کلی ترین ذره با تعداد حافظه هارمونی پایین پیشنهاد شده است. در روش پیشنهادی جستجوی هارمونی، یک پهنای باند جهت تنظیم حافظه هارمونی با استفاده از و تولید تصادفی عدد با تابع توزیع احتمال پیشنهاد شده که بر اساس تعداد متغیرهای تصادفی محاسبه می‌گردد. صحت همگرایی و سرعت تحلیل این الگوریتم به کمک چندین تابع شرایط حدی بر گرفته شده از مراجع با روش‌های تکرار ریاضی مانند HL-RF و انتقال پایدار مقایسه شده است. نتایج حاکی از آن است که روش HL-RFدر بعضی از مثال‌ها همگرا نشده و روش بهبود یافته جستجوی هارمونی به نتایجی مشابه با روش انتقال پایدار با تعداد تکرار کمتری همگرا شده است. روش هارمونی پیشنهادی از سرعت همگرایی بالا و صحت نتایج بسیار مناسبی برخودار است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

FIRST OREDR RELIABILITY METHOD OF STRACTURS USINGA IMPRVED HARMONY SEARCH OPTIMIZATION

نویسنده [English]

  • Behrooz Keshtegar
چکیده [English]

The first order reliability method (FORM) is widely used to estimate the failure probability of structures. Appropriate evaluation of the reliability index is more important to estimate the failure probability in FORM. Generally, the iterative mathematical formula of FORM (i.e. Hasofer and Lind- Rackwitz and Fiessler (HL-RF)) was shown the instable solution of reliability index in highly nonlinear problems. The harmony search algorithm can be estimated the reliability index for concave and convex reliability problems due to capability and not need the gradient vector of random variables. In this paper, a global-best harmony search (GHS) algorithm with small harmony memory was proposed. In proposed GHS, a dynamical bandwidth, which is computed based on number of random variables, is proposed to adjust the harmony memory by a random generation with Normal distribution function. Accuracy and robustness of the proposed GHS have been compared with the HL-RF and stability transformation method (STM) through several limit state functions to that have been taken from. The results indicate that the HL-RF formula of FORM was not converged in several nonlinear examples. The proposed GHS was converged as similar as the STM results but it is more efficient )there is required less iterations to converge than STM). The GHS algorithm has top performance both of accuracy fast convergence rate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • first order reliability method
  • reliability analysis
  • improved harmony search algorithm
 
[1].      Keshtegar, B., Miri, M. (2013). “An enhanced HL-RF Method for the computation of structural failure probability based on relaxed approach”. Civil Engineering Infrastructures, Vol. 1(1), pp. 69-80.
[2].      کشته گر، ب. میری، م. (1393). "ارائه روشی جدید برای ارزیابی قابلیت اعتماد سازه‌ها". مجله مدل‌سازی در مهندسی، سال 12، شماره 36، ص. 29-42.
[3].      Santosh, T.V., Saraf, R.K., Ghosh, A.K., Kushwaha, H.S. (2006). “Optimum step lengthselection rule in modified HL-RF method for structural reliability”. International Journal of Pressure Vessels Piping, Vol. 83)10(, pp. 742-748.
[4].      Keshtegar, B., Miri, M. (2014). “Introducing Conjugate gradient optimization for modified HL-RF method”. Engineering Computations, Vol. 31(4), pp. 775-790.
[5].      Naess, A., Leira, B.J., Batsevych, O. (2009). “System reliability analysis by enhanced Monte Carlo simulation”. Structural Safety, Vol. 31, pp. 349–355.
[6].      Hasofer, A.M., Lind, N.C. (1974). “Exact and invariant second moment code format”. journal of engineering mechanics, Vol. 100(1), pp. 111-121.
[7].      Rackwitz, R., Fiessler, B. (1978). “Structural reliability under combined load sequences”. Computers and Structures, Vol. 9, pp.489–494.
[8].      Liu P.L., Derkiureghian, A. (1991). “Optimization algorithms for structural reliability”. Structural Safety, Vol. 9 (3), pp. 161–78.
[9].      Yang, D. (2010). “Chaos control for numerical instability of first order reliability method”. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, Vol. 5(10), pp. 3131-3141.
[10].  Gong, J.X., Yi, P. (2011). “A robust iterative algorithm for structural reliability analysis”. Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol. 43(4), pp. 519–527.
[11].  Elegbede, C. (2005). “Structural reliability assessment based on particles swarm optimization”, Structural Safety, Vol. 27(2), pp. 171–186.
[12].  Geem, Z.W., Kim, J.H., Loganathan, G.V. (2001). “A new heuristic optimization algorithm: harmony search”. International Transactions of the Society for Modeling and Simulation, Vol. 76(2), pp. 60–68.
[13].  Mahdavi, M., Fesanghary, M., Damangir, E. (2007). “An improved harmony search algorithm for solving optimization problems”. Applied Mathematics and Computation, Vol. 188, pp. 1567–1579.
[14].  Kattan, A., Abdullah, R. (2013). “A dynamic self-adaptive harmony search algorithm for continuous optimization problems”. Applied Mathematics and Computation, Vol. 219, pp. 8542–8567.
[15].  Lee, K.S., Geem, Z.W. (2005). “A new meta-heuristic algorithm for continuous engineering optimization: harmony search theory and practice”. Computer Methods Applied Mechanic Engineering, Vol. 194(36-38), pp.3902–3933.
[16].  Sinsuphan, N., Leeton U., Kulworawanichpong, T. (2013). “Optimal power flow solution using improved harmony search method”. Applied Soft Computing, Vol. 13, pp. 2364–2374.
[17].  Ricart, J., H¨uttemann, G., Lima, J., Bar´an, B. (2011). “Multi-objective Harmony Search Algorithm Proposals”. Electronic Notes in Theoretical Computer Science, Vol. 281, pp. 51–67.
[18].  Omran, M.G.H., Mahdavi, M. (2008). “Global-best harmony search”. Applied Mathematics and Computation, Vol. 198, 643–656.
[19].  El-Abd, M. (2013). “An improved global-best harmony search algorithm”. Applied Mathematics and Computation, Vol. 222, pp. 94–106.
[20].  Zhao, Y.G., Lu, Z.H., (2007).” Fourth-Moment standardization for structural reliability assessment, Journal of Structural Engineering, Vol. 133(7), pp. 916–924,
[21].  Derkiureghian, A., Stefano, M.D. (1991). “Efficient algorithm for second-order reliability analysis”. Journal of Engineering Mechanics, Vol. 117(12), pp. 2904-2923.