본 논문은 회전익기용 엔진 감속기 주 기어열의 기어 웹 형상 최적화에 대해 기술하였다. 최적화 목표는 총중량, 전달 오차, 정렬 오차, 치면 하중 분포 계수 값의 최소화로 설정하였으며, 기어의 웹 두께, 웹과 축의 연결 위치, 웹과 림의 연결 위치를 설계변수로 선정하였다. 최적화 과정에서 기어의 웹, 축, 림은 3D 캐드 모델로부터 유한요소 모델로 변환되었으며, 기어 해석 프로그램 MASTA에 입력되었다. 최적화 알고리즘은 NSGA-II를 사용하였다. 최적화 결과 주 기어열의 총중량, 전달 오차, 정렬 오차, 치면 하중 분포 계수 값은 모두 감소하였으며, 최대 응력도 안전한 수준으로 나타나서 전반적으로 기어 성능이 개선되었음을 확인하였다.
현재 교차로에서의 보행자 교통흐름이나 비동력차 교통흐름의 신호제어에 대한 연구는 비교적 적다. 교통 흐름 신호 제어의 최적화 방안을 연구하여 보행자, 비동력차, 자동차 등의 전체적인 교통 흐름을 조화롭게 통제할 수 있게 하는 것은 교차로의 정체 상황을 개선하는 데 중요한 의의가 있다. 교차로의 교통 최적화를 위해 본 논문은 채널화 최적화와 위상 설계의 두 가지 측면에서 출발하며, 교차로에서의 충돌점의 수를 공간적, 시간적 할당으로부터 각각 감소시킨다. 고전적인 신호 타이밍 방법을 이론적 기반으로하고, 교통 여행객의 안전과 시간 적 이익 보장을 목표로 교차로의 채널화 최적화 및 신호 제어 방안을 제안한다. 자동차, 비자동차, 보행자를 객체로 하는 교차로의 채널화 및 위상 설계방법에 대해 논의하고, 교차로의 채널화 최적화 개선 방안을 제안한다. 교차로 신호제어의 다목적 최적화 모델을 구축하였으며, NSGA-II 알고리즘을 기반으로 모델을 해결하였다.
This study developed a model to evaluate the co-benefits and trade-off effects between biodiversity and carbon storage capacity based on the implementation locations of nature-based solutions. The model aims to propose optimal implementation locations by using the conceptual idea of edge effects for carbon storage and connectivity for biodiversity. The co-benefits were considered by simultaneously taking into account two effects rather than a single effect. Trade-off effects were observed among optimal plans through a comparison of benefits. The NSGA-II multi-objective optimization algorithm was utilized, confirming the identification of Pareto-optimal solutions. The implementation patterns of Pareto-optimal solutions for green areas were examined. This study holds significance in proposing optimal locations by evaluating various co-benefits and trade-off effects of nature-based solutions. By advancing models based on this evaluation framework, it is anticipated that the assessment of co-benefits and trade-off effects among various benefits of nature-based solutions, such as climate change mitigation, enhancement of biodiversity, and provision of ecosystem services, can be accomplished.
The size and topology of geometrically nonlinear dome structures are optimized thereby minimizing both its entire weight & joint (node) displacements and maximizing load-carrying capacity. Design constraints are implemented from provisions of American Petroleum Institute specification (API RP2A-LRFD). In accordance with the proposed design constraints, the member responses computed by use of arc-length technique as a nonlinear structural analysis method are checked at each load increment. Thus, a penalization process utilized for inclusion of unfeasible designations to genetic search is correspondingly neglected. In order to solve this complex design optimization problem with multiple objective functions, Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA II) approach is employed as a multi-objective optimization tool. Furthermore, the flexibility of proposed optimization is enhanced thereby integrating an automatic dome generating tool. Thus, it is possible to generate three distinct sphere-shaped dome configurations with varying topologies. It is demonstrated that the inclusion of brace (diagonal) members into the geometrical configuration of dome structure provides a weight-saving dome designation with higher load-carrying capacity. The proposed optimization approach is recommended for the design optimization of geometrically nonlinear dome structures.
공학적 시스템 최적설계의 가장 중요한 과정은 설계변수와 시스템 응답과의 관계를 파악하는 것이다. 시스템 최적화의 경우 반응표면법이 주로 사용되고 있다. 반응표면법의 최적화 과정은 대표적인 후보대안을 이용하여 설계공간을 구성하고, 설정된 설계 공간에서 설계 최적점을 찾는다. 설계공간의 구성에 따라 최적점이 변화되므로 합리적인 최적점을 찾기 위해서는 설계공간의 구성이 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 설계변수와 시스템응답의 관계를 신경반응표면을 이용하여 설계공간을 구성하고, 구성된 설계 공간 안에서 다목적유전자 알고리즘을 이용하여 최적 형상을 예측 할 수 있는 '신경반응표면을 이용한 공학 구조물 설계 프레임워크 구축'을 시도하였다. 구축된 프레임워크의 유용성을 확인하기 위해 비선형 수학함수 문제를 적용하였다. 구축된 프레임워크를 통해 공학문제의 최적화 과정에서 시간의 제약을 해결하고, 효과적인 최적설계가 가능함을 확인할 수 있었다. 향후에는 본 연구의 결과를 바탕으로 실제 조선해양공학 최적화 문제에 적용을 시도할 것이다.
Base isolation, one of the popular seismic protection approaches proven to be effective in practical applications, has been widely applied worldwide during the past few decades. As the techniques mature, it has been recognised that, the biggest issue faced in base isolation technique is the challenge of great base displacement demand, which leads to the potential of overturning of the structure, instability and permanent damage of the isolators. Meanwhile, drain, ventilation and regular maintenance at the base isolation level are quite difficult and rather time- and fund- consuming, especially in the highly populated areas. To address these challenges, a number of efforts have been dedicated to propose new isolation systems, including segmental building, additional storey isolation (ASI) and mid-storey isolation system, etc. However, such techniques have their own flaws, among which whipping effect is the most obvious one. Moreover, due to their inherent passive nature, all these techniques, including traditional base isolation system, show incapability to cope with the unpredictable and diverse nature of earthquakes. The solution for the aforementioned challenge is to develop an innovative vibration isolation system to realise variable structural stiffness to maximise the adaptability and controllability of the system. Recently, advances on the development of an adaptive magneto-rheological elastomer (MRE) vibration isolator has enlightened the development of adaptive base isolation systems due to its ability to alter stiffness by changing applied electrical current. In this study, an innovative semi-active storey isolation system inserting such novel MRE isolators between each floor is proposed. The stiffness of each level in the proposed isolation system can thus be changed according to characteristics of the MRE isolators. Non-dominated sorting genetic algorithm type II (NSGA-II) with dynamic crowding distance (DCD) is utilised for the optimisation of the parameters at isolation level in the system. Extensive comparative simulation studies have been conducted using 5-storey benchmark model to evaluate the performance of the proposed isolation system under different earthquake excitations. Simulation results compare the seismic responses of bare building, building with passive controlled MRE base isolation system, building with passive-controlled MRE storey isolation system and building with optimised storey isolation system.
In this paper, the Flow Control Fin(FCF) optimization has been carried out using computational fluid dynamics(CFD) techniques. This study focused on evaluation for the performance of the FCF attached in the stern part of the ship. The main advantage of FCF is to enhance the resistance performance through the lift generation with a forward force component on the foil section, and the propulsive performance by the uniformity of velocity distribution on the propeller plane. This study intended to evaluate these functions and to find optimized FCF form for minimizing viscous resistance and equalizing wake distribution. Four parameters of FCF are used in the study, which were angle and position of FCF, longitudinal location, transverse location, and span length in the optimization process. KRISO 300K VLCC2(KVLCC2) was chosen for an example ship to demonstrate FCF for optimization. The optimization procedure utilized genetic algorithms (GAs), a gradient-based optimizer for the refinement of the solution, and Non-dominated Sorting GA-II(NSGA-II) for Multiobjective Optimization. The results showed that the optimized FCF could enhance the uniformity of wake distribution at the expense of viscous resistance.
One of the components that used in the satellite thermal control subsystem is the Mechanically Pumped Fluid Loop (MPFL) system; this system mostly used in geosynchronous orbit (GEO) satellites, and can transfer heat from a hot point to a cold point using the fluid which circulated in a closed loop. Heat radiates to the deep space at the cold plate to cool down the fluid temperature. In this research, the radiative heatexchanger (RHX) for a MPFL system is optimized. The genetic algorithm has been used for minimizing the total mass and pressure drop by considering a constant transferred heat rate at the heat exchanger. The optimization has been done in two cases. In case I, two parameters are considered as a goal function, so optimization is performed using NSGA-II method. Results of optimization are shown in the pareto diagram. In case II, the diameter of pipe is considered constant, so the optimized value for distances of the parallel pipes is obtained by using the genetic algorithm, in which the system has the least total mass. Results show that in the RHX, by increasing the pipe diameter, pressure drop decreases and total mass increases. Also by considering a constant value for pipe diameter, an optimum distance between pipes and pipe length are obtained in which the system has a minimum mass.
This paper presents a scheduling problem for a high-density robotic workcell using multi-objective genetic algorithm. We propose a new algorithm based on NSGA-II(Non-dominated Sorting Algorithm-II) which is the most popular algorithm to solve multi-objective optimization problems. To solve the problem efficiently, the proposed algorithm divides the problem into two processes: clustering and scheduling. In clustering process, we focus on multi-robot positions because they are fixed in manufacturing system and have a great effect on task distribution. We test the algorithm by changing multi-robot positions and compare it to previous work. Test results shows that the proposed algorithm is effective under various conditions.
In this paper, wake equalizing duct (WED) form optimization was carried out using computational fluid dynamics (CFD) techniques. A WED is a ring-shaped flow vane with a foil-type cross-section fitted to a hull in front of the upper propeller area. The main advantage of a WED is the power savings resulting from the uniformity of the velocity distribution on the propeller plane, a reduction in the flow separation at the aft-body, and lift generation with a forward force component on the foil section. This paper intends to evaluate these functions and find an optimized WED form for minimizing the viscous resistance and equalizing the wake distribution. In the optimization process, the study uses four WED parameters: the angle of the section, longitudinal location, and angles of the axes for the half rings against the longitudinal and transverse planes of the ship. KRISO 300K VLCC2 (KVLCC2) is chosen as an example ship to demonstrate the WED optimization. The optimization procedure uses genetic algorithms (GAs), a gradient-based optimizer for the refinement of the solution, and Non-dominated Sorting GA-II(NSGA-II) for Multiobjective Optimization. The results show that the optimized WED can reduce the viscous resistance at the expense of the uniformity of the wake distribution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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