Navrhování betonových konstrukcí s využitím genetického algoritmu

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá optimalizací tvaru betonových konstrukcí. Tvary, které jsou získány pomocí vytvořeného algoritmu, mohou být dále využity jako inspirace pro návrh konstrukcí. Optimalizační proces je vytvořený za použití Genetického Algoritmu (GA), v každé iteraci je vypočteno a vyhodnoceno několik konstrukcí. Vytvořený proces je inspirován metodou Optimalizace evolučních struktur (ESO), která je založená na odebírání nejméně využitého materiálu z konstrukce. V procesu je také zahrnuta funkce přidávání materiálu do velmi namáhaných míst. Konstrukce jsou ohodnoceny na základě hlavních napětí v konstrukci. Posuny a napětí jsou vypočteny metodou konečných prvků (MKP). Celý optimalizační proces je zpracován v prostředí MATLAB. Příklady konstrukcí získaných pomocí vytvořeného algoritmu jsou součástí práce.

This diploma thesis deals with optimization of shapes of concrete structures. The shapes obtained from the developed algorithm can be used as inspiration for the designers of structures. Genetic Algorithm (GA) is used for the optimization process, when in each iteration, several structures are calculated and evaluated. The developed algorithm is inspired by Evolutionary Structural Optimization (ESO) that is based on removing inefficient material from the structure. The feature of adding material around the highly stressed places is also included in the algorithm. The structures are evaluated based on the distribution of the principal stresses. The displacements and the stresses are determined using the Finite Element Method (FEM). The whole optimization algorithm is implemented in MATLAB Environment. Examples of the structures obtained using the implemented algorithm are provided in this thesis.