چکیده این رساله به شرح زیر می‌باشد:
وجود عدم قطعیت‌ها در هر مرحله‌ای از تحلیل، طراحی و ساخت سازه‌های مهندسی، سبب توسعه روزافزون روش‌های احتمالاتی و قابلیت اعتماد در تحلیل و طراحی سازه‌ها شده است. عدم قطعیت‌های موجود در پارامترهای بارگذاری و مقاومت اجزای سیستم‌های باربر ساز‌ه‌ای از مهم‌ترین عوامل تاثیرگذار بر عدم‌قطعیت پاسخ سازه‌ها می‌باشند. با‌این‌حال، محدوده پاسخ سازه‌ها‌ و احتمال خرابی آن‌ها با استفاده از روش‌های احتمالاتی قابل محاسبه می‌باشد. از طرفی طراحی سازه بدون در نظر گرفتن عدم قطعیت‌ها می‌تواند منجر به طراحی غیرایمن شود. بنابراین، روش‌های طراحی بهینه بر مبنای قابلیت اعتماد سازه‌ها به عنوان یک ابزار بسیار مفید برای طراحی ایمن و اقتصادی مورد توجه بسیاری از پژوهشگران مهندسی سازه قرارگرفته‌است.
در این رساله روش‌های جدیدی برای طراحی بهینه سازه‌ها بر اساس تئوری قابلیت اعتماد ارائه شده‌است. این روش‌ها از توانایی بالای جستجو و بهینه‌سازی روش الگوریتم ژنتیک و همچنین کارایی محاسباتی روش مرتبه اول قابلیت اعتماد برای طراحی بهینه سازه‌های شامل مدلسازی اجزای محدود استفاده می‌کنند. بدین منظور سه روش مختلف الگوریتم ژنتیک با شیوه‌های کدکردن مختلف برای بهینه سازی تابع هدف توسعه داده شده‌اند. در روش‌های پیشنهادی، ارزیابی قیدهای احتمالاتی مساله با استفاده از روش اجزای محدود مبتنی بر قابلیت اعتماد انجام گرفته و شاخص قابلیت اعتماد برای حالات حدی مختلف محاسبه می‌شود. از مزایای برجسته روش‌های پیشنهادی، قابلیت حل مسائل شامل مدل اجزای محدود و همچنین مسائل گسسته طراحی بهینه مبتنی بر قابلیت اعتماد می‌باشند.
برای محاسبه احتمال خرابی در روش اجزای محدود مبتنی بر قابلیت اعتماد، محاسبات آنالیز حساسیت مورد نیاز برای ارزیابی احتمال خرابی توسط روش مشتق‌گیری مستقیم به جای روش مرسوم تفاضلات محدود انجام می‌گیرد. با این هدف روش مرتبه اول برای سیستم های اجزای محدود با المان‌های خرپا، قاب و المان چهارگرهی توسعه داده شده است. استفاده از روش مشتق‌گیری مستقیم برای آنالیز حساسیت منجر به کاهش تعداد ارزیابی توابع حالت حدی و در پی آن تعداد تحلیل‌های سازه‌ای شده و کارایی محاسباتی روش‌های پیشنهادی را بهبود می‌بخشد. به علاوه، روش آنالیز حساسیت ارائه شده میزان گسترش عدم قطعیت‌ها و اهمیت و تاثیر هریک از پارامترهای عدم قطعیت در تحلیل قابلیت اعتماد سازه را به دست می‌دهد.
به منظور ارزیابی روش‌های ارائه شده برای طراحی مبتنی بر قابلیت اعتماد، مثال‌های عددی متنوعی شامل مثال‌های ریاضی و کاربردی شامل سازه‌هایی با المان خرپا، قاب و المان دوبعدی مورد بررسی قرار گرفته‌اند و نتایج آنها با استفاده از روش مونت‌کارلو کنترل شده‌اند. نتایج مثال‌های عددی و مقایسه آن‌ها با روش‌های ارائه شده توسط سایر محققین نشان دهنده دقت و کارایی بالای روش‌های پیشنهادی به خصوص برای سازه‌هایی شامل مدل اجزای محدود می‌باشد.

واژه‌های کلیدی: طراحی بهینه برمبنای قابلیت اعتماد، روش اجزای محدود مبتنی بر قابلیت اعتماد، آنالیز حساسیت، روش مشتق‌گیری مستقیم، الگوریتم‌های ژنتیک.

رایانامه جهت ارتباط با دانشجوی فوق: khodam [AT] iust.ac.ir