Use of genetic algorithms in topology optimization of truss structures

Abstract

In this paper, a technology enabling to optimize the topology of truss or frame structures with genetic algorithms is presented. The objective function is total mass of the structure elements. Constrains consist of equilibrium equations and conditions on stresses in the elements: stresses cannot exceed allowable value and must be above some threshold value. The values of the objective function are calculated with package ANSYS. Genetic algorithm with interface is implemented in C++. Exchange of data between ANSYS and C++ goes through temporary files. Numerical examples are presented.

Straipsnyje aprašyta technologija, leidžianti optimizuoti strypinių sistemų (santvarų arba rėmų) topologiją taikant genetinius algoritmus. Kaip tikslo funkcija imama visa santvaros strypų masė, o apribojimų sistemą sudaro pusiausvyros ir įtempių sąlygos (t. y. reikalaujama, kad įtempiai strypuose neviršytų leistinųjų ir nebūtų mažesni už tam tikrą slenkstinę vertę). Tikslo funkcijos reikšmė apskaičiuojama naudojant ANSYS paketą, o genetinis algoritmas ir programos sąsaja su vartotoju sudaryti C++ kalba. Duomenimis tarp C++ ir ANSYS programų keičiamasi per tarpines rinkmenas. Pateikiama skaitinių pavyzdžių.