KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.5
no.3
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pp.49-59
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1985
Formulation of the geometric optimization for truss structures based on the elasticity theory turn out to be the nonlinear programming problem which has to deal with the Cross sectional area of the member and the coordinates of its nodes simultaneously. A few techniques have been proposed and adopted for the analysis of this nonlinear programming problem for the time being. These techniques, however, bear some limitations on truss shapes loading conditions and design criteria for the practical application to real structures. A generalized algorithm for the geometric optimization of the truss structures which can eliminate the above mentioned limitations, is developed in this study. The algorithm developed utilizes the two-phases technique. In the first phase, the cross sectional area of the truss member is optimized by transforming the nonlinear problem into SUMT, and solving SUMT utilizing the modified Newton-Raphson method. In the second phase, the geometric shape is optimized utilizing the unidirctional search technique of the Rosenbrock method which make it possible to minimize only the objective function. The algorithm developed in this study is numerically tested for several truss structures with various shapes, loading conditions and design criteria, and compared with the results of the other algorithms to examme its applicability and stability. The numerical comparisons show that the two-phases algorithm developed in this study is safely applicable to any design criteria, and the convergency rate is very fast and stable compared with other iteration methods for the geometric optimization of truss structures.
The Shape optimization makes it possible to reduce the weight of structure and cost then member sizing optimization. A vast amount of imprecise information is existed in constraints of the optimum design. It is very difficult and sometimes confusing to describe and to deal with the several criteria which contain fuzzy degrees of relatives importance. This paper proposed weighting strategies in the multiobjective shape optimization of fuzzy structural system by ${\alpha}$-cut approach. The algorithm in this research is numerically tested for 2-bar truss structure. The result show that. the user can choose the one optimum solution in practices as obtaining the optimum solutions according to the ${\alpha}$-cut approach, weight of volume and displacement.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2010.04a
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pp.578-583
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2010
본 연구는 전통적인 형상탐색 기법중의 하나인 내력밀도법을 건축구조물의 통합설계최적화 과정에 도입하고 이와 관련된 이론적 배경과 수치해석 결과를 기술하였다. 통합설계최적화 기법은 크기최적화, 형상최적화 그리고 위상최적화와 같이 다양한 개별최적화 기법을 이용하게 되는데 본 연구에서는 구조물의 형상을 결정하는 단계에서 내력밀도법을 이용하였다. 특히 본 연구에서는 내력밀도법과 다른 개별최적화기법과의 연계성에 대하여 기술하고 아치형 트러스 구조물의 통합설계최적화를 수행하였다.
This study carried out simulation for structural layout design for concrete structures by using the models of the ground structure method. The micro lattice truss is modeled as assemblage of a number of unit cells. The progress of analysis repeat to undergo finite element analysis to feed-back results of stress to the stiffness of each member. Through the repeated this analysis, truss model is represented to form the topological materials and the structural shape with the use of the local stress condition without mathematical optimum tools. It is successful to analyse the shape-layout problem as numerical samples on the lattice truss model.
Jeong, Jin-Young;Joung, Bo-Ra;Kim, Chee-Kyeong;Lee, Si Eun;Kim, Si-Uk
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.31
no.1
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pp.1-8
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2018
The purpose of this study is to implement modeling by applying the parametric technique to the atypical trusses of rigid retractable large space structures. The retractable large space structure requires a lot of time and skill in modeling nonlinear shapes or generating, interpreting, and reviewing many models by alternative. To solve these problems, we introduce firstly parametric modeling tool, secondly, we analyze the connection of atypical three-dimensional trusses of a rigid retractable large-space structure, and finally model it as parametric components of the developed trusses. Therefore, it is a future study to make effective modeling of the openable roof by developing the components that can realize the modeling of the truss classified by the opening and closing method, respectively.
Dynamic characteristics of a structure, i.e., natural frequency and mode shape, have been widely using as an input data in the area of structural integrity or health monitoring which combined with the damage evaluation and structural system identification techniques. It is very difficult, however, to get those information by the conventional modal analysis method from large structures, such as the offshore structure or the long-span bridge, since the source of vibration is not available. In this paper, a method to obtain the frequencies and the mode shapes of a large span truss structure using only acceleration responses is studied. The calculation procedures to obtain acceleration responses and frequency response functions are provided utilizing a numerical model of the truss, and the process to extract natural frequencies and mode shapes from the modal analysis is cleary explained. The extracted mode shapes by proposed method are compared with those from eigenvalue analysis for the estimation of accuracy. The validity of the mode shapes is also demonstrated using an existing damage detection technique for the truss structure by simulated damage cases.
The purpose of this paper was to develop size & shape optimization programming algorithm of plane trusses. The optimum techniques applied in this study were extended penalty method of Sequential Unconstrained Minimization Techniques(SUMT) and direct search method with multi-variables proposed by Hooke & Jeeves. Upper mentioned two methods were used iteratively at each level of size and shape optimization routines. The design variables of size optimization were circular steel tube(structural member) diameter and thickness, those of shape optimization were joint coordinates, and the objective function was represented as total weight of truss. During the optimum design, two level procedures of size and shape optimization were interacted iteratively until the final optimum values were attained. At the previous studies about shape optimization of truss, the member sectional areas and coordinates were applied as design variables. So that they could not apply the buckling effect of compression member. In this paper, actual sizes of member and nodal coordinates are used as design variables to consider the buckling effect of compression member properly.
In this research, a multilevel decomposition technique to enhance the efficiency of the configuration optimization of truss structures was proposed. On the first level, the nonlinear programming problem was formulated considering cross-sectional areas as design variables, weight, or volume as objective function and behavior under multiloading condition as design constraint. Said nonlinear programming problem was transformed into a sequential linear programming problem. which was effective in calculation through the approximation of member forces using behavior space approach. Such approach has proven to be efficient in sensitivity analysis and different form existing shape optimization studies. The modified method of feasible direction (MMFD) was used for the optimization process. On the second level, by treating only shape design variables, the optimum problem was transformed into and unconstrained optimal design problem. A unidirectional search technique was used. As numerical examples, some truss structures were applied to illustrate the applicability. and validity of the formulated algorithm.
In this study, a trapezoidal hollow ball is used, instead of a spherical hollow ball commonly used in void slab, to secure the high hollow ratio in the deck type void slab. The bending and shear performance was measured with consideration for the shape change of the hollow ball. And to confirm the effect of deck plate and truss wire on shear performance, experiments were performed depending on the installation directions of the one-way deck plate. As a result, the bending performance of the deck type void slab with a trapezoidal hollow ball was similar to that of the void slab with a spherical hollow ball. However, according to the data of shear strength examined, the contribution of shear performance enhancement of the truss wire had a more effect on the shear performance of deck type void slab, rather than the influence by changing of the shape of hollow ball. In the previous studies, the shear strength is reduced to about 60%, due to the reduction of the effective section of concrete by installation of hollow ball. But in this experiment, the maximum load of specimen, in which the deck was installed in horizontal direction, so expected to have no influence on the shear performance, was only reduced to about 87%, due to the truss framework of truss wire.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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