International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.11
no.1
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pp.44-51
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2019
Designing sophisticate ship structures that satisfy several design criteria simultaneously with minimum weight and cost is an important engineering issue. For a ship structure composed of a shell and stiffeners, this issue is more serious because their mutual effect has to be addressed. In this study, a two-stage optimization method is proposed for the conceptual design of stiffeners in a ship's prow. In the first stage, a topology optimization method is used to determine a potential stiffener distribution based on the optimal results, whereupon stiffeners are constructed according to stiffener generative theory and the material distribution. In the second stage, size optimization is conducted to optimize the plate and stiffener sections simultaneously based on a parametric model. A final analysis model of the ship-prow structure is presented to assess the validity of this method. The analysis results show that the two-stage optimization method is effective for stiffener conceptual design, which provides a reference for designing actual stiffeners for ship hulls.
As most of small fishing boats made of FRP have been constructed by experience in Korea, some structural safety problems have been occurred occasionally. To improve the structural strength and reduce the costs for construction and operation, optimum design for small fishing boat was carried out in this study. The weight of fishing boat and the main dimensions of structural members are chosen as objective function and design variables, respectively. By the combination of global and local search methods, a hybrid optimization algorithm was developed to escape the local minima and reduce CPU time in analysis procedure, and finite element analysis was performed to determine the constraint parameters at each iteration step in optimization loop. Optimization results were compared with the real existing fishing boat, and the effects of optimum design were examined from points of view; structural strength, material cost, etc.
With increasing competition, the engineering industry is in need of optimization of designs that would lead to minimum cost or weight. Recent developments in Genetic Algorithms (GAs) makes it possible to model and obtain optimal solutions in structural design that can be put to use in industry. The main objective of this paper is to illustrate typical applications of GAs to practical design of structural systems such as steel trusses, towers, bridges, reinforced concrete frames, bridge decks, shells and layout planning of buildings. Hence, instead of details of GA process, which can be found in the reported literature, attention is focussed on the description of the various applications and the practical aspects that are considered in Genetic Modeling. The paper highlights scope and future directions for wider applications of GA based methodologies for optimal design in practice.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.6
no.1
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pp.71-77
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2007
In case of the welding process, a conventional production method of gate valve, it has a merit of light weight, but also a demerit of high production cost and an impossibility in mass production due to work by hand. However, in case of the forging process, it has economic merits and can take a mass production process, too. The main focus of this paper is the optimization of preform in the forging process. This paper proposed an optimal design to improve the mechanical efficiency of gate valve made by forging method instead of welding. the optional design is conducted as application of real response model to Kriging model using computer simulation. Also, from verification of the response model with optimized results we were confirmed that the applications of Kriging method to structural optimum design using finite element analysis and equation are useful and reliable.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.8
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pp.786-792
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2009
Topology optimization is to find the optimal material distribution of the specified design domain minimizing the objective function while satisfying the design constraints. Since the genetic algorithm (GA) has its advantage of locating global optimum with high probability, it has been applied to the topology optimization. To guarantee the structural connectivity, the concept of compliance pattern is proposed and to improve the convergence rate, small number of population size and variable probability in genetic operators are incorporated into GA. The rank sum weight method is applied to formulate the fitness function consisting of compliance, volume, connectivity and checkerboard pattern. To substantiate the proposed method design examples in the previous works are compared with respect to the number of function evaluation and objective function value. The comparative study shows that the compliance pattern based GA results in the reduction of computational cost to obtain the reasonable structural topology.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.3
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pp.231-236
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2009
Recently, The Hydroforming technology has recognized general technique in manufacture industry. Especially automotive industry, It has applied to increase strength, and decrease weight, cost and part number. The rigid axle suspension type is widely used for truck and bus in commercial vehicles due to simplicity. To develop the hydroforming rigid axle, it is necessary to estimate of the characteristics of front suspension from the design process. In this study, the characteristics estimation of the hydroforming rigid axle is preformed using Finite Element Analysis and apply to shape optimization.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.2
no.1
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pp.43-50
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1990
This study is concerned with the optimization of steel jacket subjected to wave forces using the allowable stress design method. The optimization of member section is considered here. Objective function for the minmum cost design is obtained by considering the weight of steel jecket. Constraints are imposed to insure that structural displacement and strength are within allowable values. The nonliner otimization problems are solved by SUMT method including the modified Newton-Raphson method.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.2
no.4
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pp.217-222
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2010
Since 1980's, optimum design techniques for ship structural design have been developed to the preliminary design which aims at minimum weight or minimum cost design of mid-ship section based on analytic structural analysis. But the optimum structural design researches about the application for the detail design of local structure based on FEA have been still insufficient. This paper presents optimization technique for the detail design of a racing motor boat. To improve the performance and reduce the damage of a real existing racing boat, direct structural analyses; static and non-linear transient dynamic analyses, were carried out to check the constraints of minimum weight design. As a result, it is shown that the optimum structural design of a racing boat has to be focused on reducing impulse response from pitching motion than static response because the dynamic effect is more dominant. Optimum design algorithm based on nonlinear finite element analysis for a racing motor boat was developed and coded to ANSYS, and its applicability for actual structural design was verifed.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2008.03a
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pp.283-292
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2008
The foremost criterion in the design of a Satellite Launch Vehicle(SLV) is its performance capability to boost the designated payload to the desired mission orbit; it starts from focusing on the SLV configuration to achieve the velocity requirements($}\Delta}V$) for the mission. In this paper we review an analytical approach which is suitable enough for preliminary conceptual design and is used previously to optimize stage configurations for Two Stage to Orbit SLV for Low Earth Orbit(LEO) Missions; we have extended this approach to Three Stage to Orbit SLV and compared different propellant options for the mission. The objective is to minimize the Gross Lift off Weight(GLOW). The primary performance figures of merit were the total inert weight of the SLV and the payload weight that the SLV could lift into LEO, given candidate propulsion systems. The optimization is achieved by configuring the $}\Delta}V$ between stages. A comparison of configurations of single-stage and multi-stage SLVs is made for different propellants. Based upon the optimized stage configurations a comparative performance analysis is made between Liquid and Solid fueled SLV. A 3 degree of freedom trajectory-analysis program is modeled in SIMULINK and used to conduct the performance analysis. Furthermore, a cost analysis is performed on our stage optimized SLVs. The cost estimation relationships(CER) used give us a comparison of development and fabrication costs for the Liquid vs. Solid fueled SLV in man years. The pros and cons of the production, operation ability, performance, responsiveness, logistics, price, shelf life, storage etc of both Solid and Liquid fueled SLVs are discussed. The statistics and data are used from existing or historical(real) SLV stages.
Kharmanda, G.;Sharabatey, S.;Ibrahim, H.;Makhloufi, A.;Elhami, A.
International Journal of CAD/CAM
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v.9
no.1
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pp.1-16
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2010
When Deterministic Design Optimization (DDO) methods are used, deterministic optimum designs are frequently pushed to the design constraint boundary, leaving little or no room for tolerances (or uncertainties) in design, manufacture, and operating processes. In the Reliability-Based Design Optimization (RBDO) model for robust system design, the mean values of uncertain system variables are usually used as design variables, and the cost is optimized subject to prescribed probabilistic constraints as defined by a nonlinear mathematical programming problem. Therefore, a RBDO solution that reduces the structural weight in uncritical regions does not only provide an improved design but also a higher level of confidence in the design. In this work, we seek to improve the quality of RBDO processes using efficient optimization techniques with object of improving the resulting objective function and satisfying the required constraints. Our recent RBDO developments show its efficiency and applicability in this context. So we present some recent structural engineering applications demonstrate the efficiency of these developed RBDO methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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