2. KAYNAK TARAMALARI 2.4. Kaynak Taramaları Tez çalışmasında kaynak taramaları üç ana başlık altında incelenmiştir. Bunlar: kafes sistemlerin optimizasyonu ile ilgili çalışmalar, alüminyum kafes yapılar ile ilgili yapılan çalışmalar ve kullanılan optimizasyon yöntemleri üzerine yapılan çalışmalar olarak isimlendirilmiştir. 2.4.1. Kafes sistemlerin optimizasyonu üzerine yapılan çalışmalar Kafes sistemlerin optimizasyonuna yönelik literatürde birçok çalışma bulunmaktadır. Üç boyutlu kafes sistemlerin ilk araştırmacısı olarak Alman August Föpple (1854-1924) bilinir. Bilgisayar ve optimizasyon tekniklerinin de gelişmesiyle yapılan çalışmalarda kafes sistemlerin optimizasyonu konusu araştırılmıştır. Konuyla ilgili literatürde yer alan çalışmaların başlıcaları bu kısımda açıklanmıştır. Saka ve Ülker (1992), geometrik olarak doğrusal olmayan boşluk kafeslerinin optimum tasarımı isimli çalışmada yer değiştirme, gerilme ve kesit alanı kısıtlamalarına tabi geometrik olarak doğrusal olmayan üç boyutlu kafesler için bir yapısal optimizasyon algoritması geliştirmiş ve uzay kafeslerinin doğrusal olmayan davranışının optimum tasarımında dikkate alınmasının, toplam ağırlığın daha da azaltılmasını mümkün kıldığı göstermiştir. Daloğlu ve Aydın (1999), yaptıkları çalışmada düzlem kafes sistemlerde minimum ağırlıklı boyutlandırmayı genetik algoritma uygulayarak yapmıştır. Ayrık tasarım değişkenlerinin kullanıldığı problemler için genetik yaklaşıma dayanan genetik algoritmanın uygun olduğunu belirtmiştir. Perez ve Behdinan (2007), yaptıkları çalışmada kısıtlamalı yapısal optimizasyon görevleri için uygun bir parçacık sürüsü optimizasyon algoritmasının arka planını ve uygulamasını detaylı olarak sunmuştur. Hasançebi vd. (2009), metasezgisel arama tekniklerinden yaygın olarak kullanılan genetik algoritma, benzetimli tavlama, evrim stratejileri, parçacık sürüsü, tabu arama, karınca kolonisi ve harmoni arama optimizasyonu yöntemlerini kullanarak uzay kafes sistemlerde ağırlık optimizasyonu araştırması yapmış kullanılan tekniklerin yapısal optimizasyon problemleri üzerindeki performansını incelemişlerdir. Hasançebi ve Çarbaş (2011), karınca kolonisi optimizasyonu (ACO) yönteminin pratik yapısal optimizasyon problemlerine uygulanması ve değerlendirilmesi ile ilgili yaptıkları çalışmada ACO’nun kafes tipi yapılardaki performansını araştırmışlardır. KAYNAK TARAMALARI V. KILIÇ 18 Hasançebi ve Azad (2012), rafine edilmiş big-bang big crunch (BB-BC) algoritması ile uzay kafes sistemlerin tasarımına yönelik yaptıkları çalışmada standart BB-BC’ye göre yapılan analizlere göre daha verimli sonuçlar elde ettiklerini göstermiştir. Hasancebi ve Azad (2015), yeni bir metasezgisel optimizasyon yöntemi olan uyarlanabilen boyutsal arama (ADS) optimizasyon yöntemini ayrık kafes sistemler için önermişlerdir. Gerçek modeller üzerinde yapılan farklı metasezgisel optimizasyon teknikleri ile de kıyaslandığında, önerilen metotların daha az hesaplama gayreti ile gelişmiş çözümleri bulma yeteneği olduğu tespit edilmiştir. Yapısal optimizasyonla ilgili daha birçok çalışma yapılmış ve derleme çalışmalarında ayrıntılı olarak irdelenmiştir. Bunlardan (Grandhi 1993), frekans kısıtlamaları ile yapısal optimizasyon konusunda yaptığı derleme çalışmasında farklı formalardaki yapısal optimizasyon problemlerini ve çözümde kullanılabilecek farklı optimizasyon algoritmalarını incelediği bir çalışma sunmuştur. Ayrıca (Stolpe 2016), kesikli tasarım değişkenleri ile kafes sistem optimizasyonu üzerine yaptığı derleme çalışmasında 1968-2014 döneminde kafeslerin yapısal optimizasyonu için gelişmiş modelleri, teori ve sayısal yöntemleri sunmaktadır. Üstyapı ve altyapılarda metasezgisel uygulamalar üzerine (Gandomi vd. 2013) tarafından ve evrimsel algoritmaları kullanarak topoloji ve şekil optimizasyon yöntemleri de (Munk vd. 2015) tarafından optimizasyon ve kafes sistemler üzerine yapılmış derleme çalışmaları arasındadır. 2.4.2. Alüminyum kafes yapılar ile ilgili yapılan çalışmalar Wallach ve Gibson (2001), üç boyutlu kafes malzemesinin mekanik davranışı üzerine çalışma yapmışlardır. Üç boyutlu kafes sistem benzeri biri yapıda üretilen malzeme teknik özellikleri bakımından incelendiğinde ticari olarak temin edilebilen kapalı hücreli alüminyum köpük malzemeye göre daha gelişmiş özelliklere sahip olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışma ile çeşitli yeni üretim teknikleri kullanılarak elde edilebilen üç boyutlu kafes sistem yapıya sahip malzemenin, birim ağırlığa oranla dayanımı, sandviç panellerde kullanımında avantajlar sağlayacağını ortaya koyulmuştur. Jones ve Turcotte (2002), 6 metrelik deneysel alüminyum bir kirişi sonlu elemanlar modeline göre güncellenmesinde anti-rezonans frekanslar kullanmış ve hasarı tespit etmek için güncellenmiş modelin fiziksel doğruluğunu analiz etmiştir. Anti- rezonans frekanslar kullanılarak güncellenen sonlu elemanlar modelinin, kompleks birleşimleri olan deneysel bir yapıda doğru model üretmekte başarılı olduğu bulunmuştur. Kooistra vd. (2004), alüminyumdan yaşlandırılmış tetrahedral örgülü kafes yapıların basınç davranışını incelemişlerdir. Rakip hücresel alüminyum topolojileri ile yapılan karşılaştırmalar 6061 alüminyum tetrahedral kafes kafeslerin alüminyum açık KAYNAK TARAMALARI V. KILIÇ 19 hücreli köpüklerden ve açık hücreli prizmatik oluklardan daha üstün olduğunu göstermektedir. Queheillalt vd. (2008), ekstrüzyona tabi tutulmuş piramit şeklinde diyagonal bağlı sandviç kafes yapının mekanik özelliklerini incelemiştir. Ağırlığa duyarlı uygulamalar için diyagonal topoloji hücresel çekirdek metalik sandviç yapılar geliştirilmektedir. Düğümlerin ve kafes yüzeylerinin özdeş özelliklere sahip olduğu yapılar elde etmek için 6061 alüminyum malzemeye ekstrüzyon ve elektrosarj birleşimi uygulanmıştır. Basınç davranışının etkisini inelastik burkulma ile gerilme etkisinde oluşan çekme çatlağı kontrolü ise kesme tepkisi ile belirlenir. Sonuçta hiçbir düğüm hatası gözlenmemiş ayrıca basınç ve kesme özellikleri mikromekanik modellerin tahminleriyle oldukça uyumlu çıkmıştır. Kopsaftopoulos ve Fassois (2010), yapısal sağlamlık denetimi için çeşitli titreşime dayanan çeşitli istatistiksel zaman serisi yöntemlerinin deneysel bir değerlendirmesini hafif alüminyum bir kafes yapıya uygulayarak değerlendirmişlerdir. Hasar algılama ve tanımlama, yöntemlerin tek değişkenli versiyonlarına dayanırken, yapı üzerindeki üç farklı titreşim ölçüm pozisyonu için sonuçlar sunulmuştur. Yöntemlerin etkinliği, çeşitli hasar senaryoları altında çok sayıda deneyle değerlendirilmiştir. Çalışmanın sonuçları yapısal sağlamlık denetimi için istatistiksel zaman serisi yöntemlerinin yüksek potansiyelini ve etkililiğini teyit etmektedir. Alüminyumun, taşıyıcı yapı elemanlarında, kafes sistemlerde kullanımı yok denecek kadar azdır literatürde de yapmış çalışmaların çelik malzemeler üzerine olduğu görülmüştür. Sadece 10 elemanlı bir kafes yapı kıstas örneği olarak çözülmüştür. Lingyun vd. (2005); Wang vd. (2004), Patnaik vd. (1996), ancak alüminyum malzemesi ile tam tasarım yapılmayıp sadece gerilme üzerinden sınırlayıcı tanımlanmıştır. Alüminyumun kafes sistemlerde kullanımı ile ilgili Aydoğdu ve Akın (2014), tarafından yapılan çalışmada ateş böceği algoritması kullanılarak jeodezik formdaki alüminyum kubbenin optimum tasarımı incelenmiş. Tasarım kriterleri AA ASD 2000 yönetmeliğine uygun belirlenmiştir. Maliyet açısından optimize edilmiş model, çelik olarak da analiz edilerek kıyaslanmıştır. Sonuçta alüminyumun çeliğe alternatif olabileceği kanıtlanmıştır. 2.4.3. Optimizasyon yöntemleri üzerine yapılan çalışmalar Metasezgisel yöntemlerden olan ABC, BSO, BBO’nun uygulama ve performanslarını incelemek amacıyla farklı alanlarda pek çok çalışma yapılmıştır. Bu yöntemlerin yapısal alanda verimliliklerini incelemek amacıyla literatürdeki önemli çalışmalardan bazıları belirtilmiştir. Karaboğa ve Baştürk (2008), Yapay arı koloni (ABC) algoritması bal arısı sürülerinin belirli bir akıllı davranışına dayanan bir optimizasyon algoritmasıdır. KAYNAK TARAMALARI V. KILIÇ 20 Çalışmasında çok boyutlu sayısal problemler için ABC algoritmasının performansını diferansiyel evrim (DE), parçacık yığın optimizasyonu (PSO) ve evrimsel algoritma (EA) ile karşılaştırmaktadır. Elde edilen sonuçlar ile ABC algoritmasının performansının bahsedilen algoritmalarla karşılaştırılabilir olduğunu ve yüksek boyutluluktaki mühendislik problemlerini çözmek için etkin biçimde kullanılabileceğini göstermiştir. Sönmez (2011), kafes yapıların kesikli optimum tasarımı problemi için ABC algoritmasına dayanan bir çözüm algoritması sunmuştur. Dört farklı yapısal modelin çözümünü ABC algoritması ile çözmüş ve sonuçları diğer metasezgisel yöntemlerle kıyaslandığında onlar kadar iyi ya da daha etkili ve sağlam olduğunu göstermiştir. Eser (2014), Hasançebi danışmanlığında yaptığı tez çalışmasında çelik yapıların ABC yöntemi ile optimum tasarımı konusunu incelemiştir. Uygulamasını gerçek boyutlardaki modeller ile yaparak daha önce çalışılmış farklı algoritmalar ile kıyaslayarak performans değerlendirmesi yapmıştır. ABC algoritmasının güvenilir ve verimli bir optimizasyon yöntemi olduğunu göstermiştir. Sevim ve Sönmez (2014), ABC algoritması kullanarak düzlem ve kafes çelik çerçevelerin ayrık optimizasyonunu iki farklı yapısal örnek çözerek incelemiştir. Sonuçların düzlemsel ve kafes çelik çerçeve yapıların tasarımı için ABC algoritmasının etkili ve güçlü bir yöntem oluğunu kanıtlamıştır. İnaç (2014), BBO algoritmasının performans başarımını araştırmak amacıyla çalışma yapmış ve ABC, PSO, DE algoritmaları ile kıyaslamıştır. Sonuç olarak BBO algoritmasının genelleme yapabilme yeteneğinin rakiplerine göre daha güçlü olduğunu tespit etmiştir. Çarbaş (2016), inşaat sektöründe malzemelerin verimli kullanılması olumsuz birçok etkininde ortaya çıkmasını engeller bu sebeple soğuk şekillendirilmiş çelik çerçevelerin kullanılması sürdürülebilirlik sağlar çünkü ince cidarlı kesitlerden oluşur. Yapılan çalışmada soğuk şekillendirilmiş profillerin minimum ağırlık hesabında BBO algoritması kullanılmıştır. Jalili vd. (2014), yaptıkları çalışmada doğal frekans kısıtlamaları ile kafes sistemlerin boyut ve şekil optimizasyonu doğal olarak çok sayıda yerel optimum ile doğrusal olmayan dinamik optimizasyon problemine çözüm getirmek amacıyla yaptıkları çalışmada etkili bir optimizasyon metodu elde etmek için kaos teoremi ile BBO algoritmasını birleştiren kaotik biyocoğrafya tabanlı optimizasyon (CBBO) algoritmasını geliştirmişlerdir. Sonuçlar, önerilen yöntemin verimliliğini ve sağlamlığını göstermiştir ve çoğu durumda, CBBO literatürde daha önce bildirilen sonuçlardan daha hafif bir yapısal ağırlık bulmuştur. Saka vd. (2015), soğuk şekillendirilmiş çelik çerçeve yapıların minimum ağırlıklı tasarımını metasezgisel yöntemlerle incelemişlerdir. Yapılan çalışmada göz önüne alınan KAYNAK TARAMALARI V. KILIÇ 21 algoritmalar ateşböceği, guguk arama, levy uçuşu ile yapay arı koloni, biyocoğrafya tabanlı optimizasyon ve öğretme-öğrenme tabanlı optimizasyon algoritmalarıdır. Gerçek boyutlu soğuk şekillendirilmiş çelik bina, bu algoritmaların her birini kullanarak optimize edilmiş ve optimum tasarımları elde etmedeki performansları karşılaştırılmıştır. Aydoğdu (2017), Levy uçuşu ile biyocoğrafya tabanlı optimizasyon algoritması kullanılarak sismik yükleme altındaki beton konsollu istinat duvarlarının maliyet optimizasyonu üzerine yaptığı çalışmada BBO’nun yeni versiyonunu LFBBO’yu tanıtmıştır. Çalışmada beş tasarım örneği optimize edilmiş, sonuçlar sismik yükün ve tepe zemin ivmesinin duvarın optimum maliyeti üzerindeki etkisini belirlemek için LFBBO ve BBO algoritmalarının performansını test etmek için karşılaştırılmıştır. Shi (2011), tarafından ilk kez sunulan beyin fırtınası optimizasyon (BSO) yöntemi insanların yaratıcı problem çözme sürecinden etkilenerek geliştirilmiştir. Yayınlana çalışmada önerilen algoritmanın etkinliğini ve kullanışlılığını doğrulamak için iki benchmark (kıyaslama) fonksiyonu test edilmiştir. Duan ve Li (2015), Loney'in solenoid problemi için modellenen bir optimizasyon problemini çözmek için kuantum teorilerinin mekanizmasından esinlenen çalışmada, BSO algoritmasının yeni bir varyantı olan ve kuantum-davranışlı BSO (QBSO) adı verilmiştir. Yeni mekanizma, nüfusun çeşitliliğini geliştirir ve ayrıca yeni bireyi yaratmak için küresel bilgiyi kullanır. Simülasyon sonuçlarına göre QBSO'nun yerel optima'dan sıçrama ve temel BSO'ya kıyasla daha iyi performansa sahip olduğu gösterilmiştir. Cheng vd. (2016), beyin fırtınası optimizasyon yöntemi üzerine yaptığı incelemede BSO algoritmasının tarihsel gelişimi ve son teknolojisini gözden geçirilmiştir. Ayrıca BSO algoritmasındaki yakınsak işlem ve farklı operasyon da veri analizi perspektifinden tartışılmıştır. MATERYAL VE METOT V. KILIÇ 22 Belgede Alüminyum kafes sistemlerin meta sezgisel optimizasyon tekniklerine göre optimum tasarımı (sayfa 33-38)
