Güvenilirlik Tabanlı Tasarım Optimizasyonu Tekniklerinin Havauzay Yapıları İçin Uygulanması

Abstract

Deterministik tasarım eniyilemesi modelleme, simulasyon, üretim süreci, tasarım değişkenleri ve parametrelerinde oluşan belirsizlikleri hesaba katamaz. Bu yüzden, ortaya çıkan en iyi deterministik çözüm genellikle yüksek oranda çöküş olasılığı taşır. Güvenilirlik tabanlı tasarım eniyilemesi (GTTE) düşük çöküş olasılıklı en iyi tasarımı elde etmekle ilgilenir. GTTE'deki ilk adım önemli rastlantısal değişkenleri ve bunların çöküş durumlarını olasılık teorisi kullanarak belirlemektir. İstatistiki veriler kullanılarak rastlantısal değişkenlerin davranışları hakkında bilgi elde edilebilir. Tüm GTTE süreci ortaya daha güvenilir tasarımlar çıkarmayı hedefler. Bu çalışmada, GTTE'nin belli bazı çözüm yöntemleri incelenmiştir. Birinci dereceden güvenilirlik yöntemlerine dayanan başarım ölçümü yaklaşımı, güvenilirlik çözümlemesi yapmakta kullanılmıştır. Uygulanan algoritma önce bilimsel yazından bir deneme problemi üzerinde çalıştırılmış, elde edilen sonuçların bilimsel yazındaki sonuçlarla uyuştuğu gözlemlenmiştir. Son olarak, yazılan kod, basit bir uçak kanadının güvenilirlik tabanlı tasarım eniyilemesi problemini çözmek için ticari yazılımlarla birleştirilmiştir. Daha önce elde edilen deterministik eniyileme sonuçlarıyla karşılaştırılan sonuçların uyumlu ve mantıklı çıkması, kod ve yazılımların birleştirilmesinin başarıyla sonuçlandığını götermiştir.

A deterministic design optimization does not account for the uncertainties that exist in modeling and simulation, manufacturing processes, design variables and parameters. Therefore the resulting deterministic optimal solution is usually associated with a high chance of failure. Reliability based design optimization (RBDO) deals with obtaining optimal designs characterized by a low probability of failure. The first step in RBDO is to characterize the important uncertain variables and the failure modes which can be done using probability theory. The probability distributions of the random variables are obtained using statistical models. The whole process aims to design more reliable products. In this work, some solution methodologies of RBDO are investigated. Performance measure approach which is one the FORM (first order reliability method) based methods is used for reliability analysis. The implemented algorithm is first verified for a benchmark problem in literature and a compromise is reached on the obtained results. Finally, the written code is integrated with commercial softwares to solve a reliability based design optimization problem of an aircraft wing. The results are compared to the ones which were previously computed by a deterministic design optimization process. The compatible outputs indicate that integration of the code and softwares results in success.