Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.21
no.2
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pp.89-97
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2021
This paper describes an adaptive hybrid evolutionary firefly algorithm for a topology optimization of truss structures. The truss topology optimization problems begins with a ground structure which is composed of all possible nodes and members. The optimization process aims to find the optimum layout of the truss members. The hybrid metaheuristics are then used to minimize the objective functions subjected to static or dynamic constraints. Several numerical examples are examined for the validity of the present method. The performance results are compared with those of other metaheuristic algorithms.
Zhou, Hao;Guo, Rui;Jiang, Wei;Liu, Rongzhong;Song, Pu
Steel and Composite Structures
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v.44
no.2
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pp.211-224
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2022
Multi-objective optimization was conducted to obtain the optimal configuration of a composite sandwich structure with honeycomb-foam hybrid core subjected to underwater shock waves, which can fulfill the demand for light weight and energy efficient design of structures against underwater blast. Effects of structural parameters on the dynamic response of the sandwich structures subjected to underwater shock waves were analyzed numerically, from which the correlations of different parameters to the dynamic response were determined. Multi-objective optimization of the structure subjected to underwater shock waves of which the initial pressure is 30 MPa was conducted based on surrogate modelling method and genetic algorithm. Moreover, optimization results of the sandwich structure subjected to underwater shock waves with different initial pressures were compared. The research can guide the optimal design of composite sandwich structures subjected to underwater shock waves.
This paper presents a novel implicit level set method for topology optimization of functionally graded (FG) structures with pre-existing discontinuities (pre-cracks) using radial basis functions (RBF). The mathematical formulation of the optimization problem is developed by incorporating RBF-based nodal densities as design variables and minimizing compliance as the objective function. To accurately capture crack-tip behavior, crack-tip enrichment functions are introduced, and an eXtended Finite Element Method (X-FEM) is employed for analyzing the mechanical response of FG structures with strong discontinuities. The enforcement of boundary conditions is achieved using the Hamilton-Jacobi method. The study provides detailed mathematical expressions for topology optimization of systems with defects using FG materials. Numerical examples are presented to demonstrate the efficiency and reliability of the proposed methodology.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.24
no.1
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pp.57-64
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2024
This study numerically compares optimum solutions generated by element- and node-wise topology optimization designs for free vibration structures, where element-and node-wise denote the use of element and nodal densities as design parameters, respectively. For static problems optimal solution comparisons of the two types for topology optimization designs have already been introduced by the author and many other researchers, and the static structural design is very common. In dynamic topology optimization problems the objective is in general related to maximum Eigenfrequency optimization subject to a given material limit since structures with a high fundamental frequency tend to be reasonable stiff for static loads. Numerical applications topologically maximizing the first natural Eigenfrequency verify the difference of solutions between element-and node-wise topology optimum designs.
The filled function method is useful in solving unconstrained global optimization problems. However, depending on the type of function, and parameters used, there are limitations that cause difficultiies in implemenations. Exponential and logarithmic functions lead to the overflow effect, requiring iterative adjustment of the parameters. This paper proposes a polynomial-filled function that has a general form, is non-exponential, nonlogarithmic, non-parameteric, and continuously differentiable. With this newly proposed filled function, the aforementioned shortcomings of the filled function method can be overcome. To confirm the superiority of the proposed filled function algorithm, we apply it to a set of unconstrained global optimization problems. The data derived by numerical implementation shows that the proposed filled function can be used as an alternative algorithm when solving unconstrained global optimization problems.
This study shows functionally graded material structural topology optimization under buckling constraints. The SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization) material model is used and a method of moving asymptotes is also employed to update topology design variables. In this study, the quadrilateral element is applied to compute buckling load factors. Instead of artificial density properties, functionally graded materials are newly assigned to distribute optimal topology materials depending on the buckling load factors in a given design domain. Buckling load factor formulations are derived and confirmed by the resistance of functionally graded material properties. However, buckling constraints for functionally graded material topology optimization have not been dealt with in single material. Therefore, this study aims to find the minimum compliance topology optimization and the buckling load factor in designing the structures under buckling constraints and generate the functionally graded material distribution with asymmetric stiffness properties that minimize the compliance. Numerical examples verify the superiority and reliability of the present method.
We present a family of elaborate numerical models for simulation and systematic optimization of complex LCDs for demanding applications (e.g. LCD-TV). These numerical models comprise modules for solving LCD-related problems in one, two and three dimensions. The three modules feature an intuitive graphical user surface for a jump-start into modeling, a common database for a range of materials and components as well as sophisticated and proven algorithms with more than 15 years of reliable performance in the LCD-industry. Methods for obtaining data required for the modeling of key components are presented.
Proceedings of the Safety Management and Science Conference
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2009.11a
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pp.565-572
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2009
This paper presents the optimization steps with weight and importance of estimated characteristic values in the multiresponse surface analysis(MRA). The research introduces the shape parameter of individual desirability function for relaxation and tighening of specification bounds. The study also proposes the combinded desirability function using arithmetic, geometric and harmonic means considering the measurement unit and numerical pattern.
In this paper a parameter identification problem for a damped sine-Gordon equation is studied from the theoretical and numerical perspectives. A spectral method is developed for the solution of the state and the adjoint equations. The Powell's minimization method is used for the numerical parameter identification. The necessary conditions for the optimization problem are shown to yield the bang-bang control law. Numerical results are discussed and the applicability of the necessary conditions is examined.
Khajehzadeh, Mohammad;Taha, Mohd Raihan;Eslami, Mahdiyeh
Structural Engineering and Mechanics
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v.50
no.3
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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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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