Ứng dụng thuật toán Rao tối ưu khung thép sử dụng phân tích phi tuyến tính phi đàn hồi

Abstract

Các thuật toán tối ưu metaheuristic ngày càng được sử dụng rộng rãi trong thiết kế công trình nhờ khả năng vượt trội của chúng trong việc tìm kiếm các thiết kế tối ưu toàn cục. Về mặt lý thuyết, các thuật toán này rất mạnh và mang tính tổng quát cao, có thể áp dụng trong mọi dạng bài toán tối ưu. Tuy nhiên, trên thực tế, hiệu suất của các thuật toán này phụ thuộc vào đặc điểm của từng lớp bài toán. Thêm vào đó, tính phức tạp của thuật toán cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng áp dụng chúng trong các bài toán thiết kế cụ thể. Trong bài báo này, thuật toán tối ưu Rao, một trong những thuật toán metaheuristic mới nhất, được trình bày cho bài toán tối ưu kết cấu khung thép. Ưu điểm của thuật toán Rao là khá đơn giản (với rất ít tham số) nên các kỹ sư có thể dễ dàng ứng dụng trong công việc thiết kế hàng ngày. Phân tích phi tuyến tính phi đàn hồi được sử dụng để xét đến các ứng xử phi tuyến của kết cấu thép. Khung thép không gian 2 tầng được sử dụng để minh họa cho nghiên cứu. Kết quả thu được cho thấy Rao-1 có tính ổn định tốt hơn, hội tụ nhanh hơn nhưng dễ mắc vào cục bộ địa phương hơn so với Rao-2 và Rao-4. Rao-4 cho khả năng tìm kiếm tối ưu toàn cục tốt hơn nhưng tính ổn định lại kém nhất.