New program for springback analysis has been developed to predict the deformation of springback more accurately. Static implicit FEM is used to find out the static equilibrium after springback. The shell element with 6 dogrees of freedom and 4 nodes is carefully implemented to improve the accuracy and the compatibility between forming analysis and springback analysis. Co-rotational approach and Newton-Raphson nonlinear iteration are used to resolve the nonlinearity of large deformation. The benchmark results show that the developed program gives good predictions in comparison with experimental and other commercial S/W's results. As practical examples, U draw bending and S-rail problems are carried out by the developed program.
Axially functionally graded (AFG) beams are a new class of composite structures that have continuous variations in material and/or geometrical parameters along the axial direction. In this study, the exact analytical solutions for the free vibration of AFG and uniform beams with general elastic supports are obtained by using Euler-Bernoulli beam theory. The elastic supports are modeled with linear rotational and lateral translational springs. Moreover, the material and/or geometrical properties of the AFG beams are assumed to vary continuously and together along the length of the beam according to the power-law forms. Accordingly, the accuracy, efficiency and capability of the proposed formulations are demonstrated by comparing the responses of the numerical examples with the available solutions. In the following, the effects of the elastic end restraints and AFG parameters, namely, gradient index and gradient coefficient, on the values of the first three natural frequencies of the AFG and uniform beams are investigated comprehensively. The analytical solutions are presented in tabular and graphical forms and can be used as the benchmark solutions. Furthermore, the results presented herein can be utilized for design of inhomogeneous beams with various supporting conditions.
The numerical thermal frequency responses of the skew sandwich shell panels structure are investigated via a higher-order polynomial shear deformation theory including the thickness stretching effect. A customized MATLAB code is developed using the current mathematical model for the computational purpose. The finite element solution accuracy and consistency have been checked via solving different kinds of numerical benchmark examples taken from the literature. After confirming the standardization of the model, it is further extended to show the effect of different important geometrical parameters such as span-to-thickness ratios, aspect ratios, curvature ratios, core-to-face thickness ratios, skew angles, and support conditions on the frequencies of the sandwich composite flat/curved panel structure under elevated temperature environment.
Due to limited resources, and increasing speed of development, the optimal use of available resources has become the most important challenge of human societies. In the last few decades, many researchers have focused their research on solving various optimization problems, providing new optimization methods, and improving the performance of existing optimization methods. Echolocation Search Algorithm (ESA) is an evolutionary optimization algorithm that is based on mimicking the mechanism of the animals such as bats, dolphins, oilbirds, etc in food finding to solve optimization problems. In this paper, the ability of ESA for solving truss size optimization problems with continuous variables is investigated. To examine the efficiency of ESA, three benchmark examples are considered. The numerical results exhibit the effectiveness of ESA for solving truss optimization problems.
In the present paper, the influences of the variation of exponent of volume fraction of carbon nanotubes (CNTs) on the natural frequencies (NFs) of the carbon nanotube-reinforced composite (CNTRC) beams under four different boundary conditions (BCs) are investigated. The single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are assumed to be aligned and dispersed in a polymeric matrix with various reinforcing patterns, according to the variation of exponent of volume fraction of CNTs for functionally graded (FG) reinforcements. Besides, uniform distribution (UD) of reinforcement is also considered to analyze the influence of the non-linear (NL) variation of the reinforcement of CNTs. Using Hamilton's principle and third-order shear deformation theory (TSDT), the equations of motion of the CNTRC beam are derived. Under four different BCs, the resulting equations are solved analytically. To verify the present formulation, comparison investigations are conducted. To examine the impacts of several factors on the NFs of the CNTRC beams, numerical examples and some benchmark results are presented.
This paper introduces a general purpose Associative Processor(AP) which is very efficient for search-oriented applications. The proposed architecture consists of three main functional blocks: Content-Addressable Memory(CAM) arry, row logic, and control section. The proposed AP is a Single-Instruction, Multiple-Data(SIMD) device based on a CAM core and an array of high speed processors. As an application for the proposed hardware, we present a parallel algorithm to solve a global routing problem in the layout process utilizing the processing capabilities of a rudimentary logic and the selective matching and writing capability of CAMs, along with basic algorithms such a minimum(maximum) search, less(greater) than search and parallel arithmetic. We have focused on the simultaneous minimization of the desity of the channels and the wire length by sedking a less crowded channel with shorter wire distance. We present an efficient mapping technique of the problem into the CAM structure. Experimental results on difficult examples, on randomly generated data, and on benchmark problems from MCNC are included.
Sampling methods are powerful approaches to solving the problems of structural reliability analysis and estimating the failure probability of structures. In this paper, a new sampling method is proposed offering lower variance and lower computational cost for complex and high-dimensional problems. The method is called Optimal Latinized partially stratified sampling (OLPSS) as it is based upon the Latinized Partially Stratified Sampling (LPSS) which itself is based on merging Stratified Sampling (SS) and Latin Hypercube Sampling (LHS) algorithms. While LPSS has a low variance, it may suffer from a lack of good space-filling of its generated samples in some cases. In the OLPSS, this issue has been resolved by employing a new columnwise-pairwise exchange optimization procedure for sample generation. The efficiency of the OLPSS has been tested and reported under several benchmark mathematical functions and structural examples including structures with a large number of variables (e.g., a structure with 67 variables). The proposed method provides highly accurate estimates of the failure probability of structures with a significantly lower variance relative to the Monte Carlo simulations, Latin Hypercube, and standard LPSS.
Khajehzadeh, Mohammad;Taha, Mohd Raihan;Eslami, Mahdiyeh
Structural Engineering and Mechanics
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제50권3호
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pp.257-273
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2014
This paper introduces a novel optimization technique based on gravitational search algorithm (GSA) for numerical optimization and multi-objective optimization of foundation. In the proposed method, a chaotic time varying system is applied into the position updating equation to increase the global exploration ability and accurate local exploitation of the original algorithm. The new algorithm called global-local GSA (GLGSA) is applied for optimization of some well-known mathematical benchmark functions as well as two design examples of spread foundation. In the foundation optimization, two objective functions include total cost and $CO_2$ emissions of the foundation subjected to geotechnical and structural requirements are considered. From environmental point of view, minimization of embedded $CO_2$ emissions that quantifies the total amount of carbon dioxide emissions resulting from the use of materials seems necessary to include in the design criteria. The experimental results demonstrate that, the proposed GLGSA remarkably improves the accuracy, stability and efficiency of the original algorithm.
This paper proposes a Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm, which is improved by making use of the Harmony Search (HS) approach and called HS-PSO algorithm. A computer code is developed for optimal sizing design of non-linear steel frames with various semi-rigid and rigid beam-to-column connections based on the HS-PSO algorithm. The developed code selects suitable sections for beams and columns, from a standard set of steel sections such as American Institute of Steel Construction (AISC) wide-flange W-shapes, such that the minimum total cost, which comprises total member plus connection costs, is obtained. Stress and displacement constraints of AISC-LRFD code together with the size constraints are imposed on the frame in the optimal design procedure. The nonlinear moment-rotation behavior of connections is modeled using the Frye-Morris polynomial model. Moreover, the P-${\Delta}$ effects of beam-column members are taken into account in the non-linear structural analysis. Three benchmark design examples with several types of connections are presented and the results are compared with those of standard PSO and of other researches as well. The comparison shows that the proposed HS-PSO algorithm performs better both than the PSO and the Big Bang-Big Crunch (BB-BC) methods.
This paper presents dynamic infinite element formulations which have been developed for soil-structure interaction analysis both in frequency and in time domains by the present authors during the past twenty years. Axisymmetric, 2D and 3D layered half-space soil media were considered in the developments. The displacement shape functions of the infinite elements were established using approximate expressions of analytical solutions in frequency domain to represent the characteristics of multiple waves propagating into the unbounded outer domain of the media. The proposed infinite elements were verified using benchmark examples, which showed that the present formulations are very effective for the soil-structure interaction analysis either in frequency or in time domain. Example applications to actual interaction problems are also given to demonstrate the capability and versatility of the present methodology.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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