Recently, the area of design optimization, especially structural optimization, has been and to be a continuous active area of research. And the design optimizations of port facilities have been achieved by many other civil engineers. But the design optimization of port facilities were limited to the design optimization of the breasting dolphin. This paper invested the design optimization of mooring pier and the foundations of mooring pier was suggested considering the convenience of repair and reinforcement work. The mooring pier devised with prestressed precast concrete panel and rigid frame welded wide flange beam to steel pipe pile. To accomplish the design optimization of mooring pier, the Augmented Lagrangian Multiplier Method(ALM) of ADS(Garret N. Vanderplaats) optimization routine, BFGS method as optimizer and Golden Section Method as one dimensional search were utilized. As a result, thirty percent of material cost for construction was reduced by design optimization. The tensile stress of concrete panel and bottom flage was critical constraints under service load. So, using high strength concrete and steel will be economical. And lots of initial values must be invested to accomplish the design optimization in design procedures.
Lim, Do Kyun;Song, Min Seop;Chae, Hoon;Kim, Eung Soo
Nuclear Engineering and Technology
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제51권5호
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pp.1279-1288
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2019
The vortex-type fluidic diode (FD) is a key safety component for inherent safety in various advanced reactors such as the sodium fast reactor (SFR) and the molten salt reactor (MSR). In this study, topology optimization is conducted to optimize the design of the vortex-type fluidic diode. The optimization domain is simplified to 2-dimensional geometry for a tangential port and chamber. As a result, a design with a circular chamber and a restrictor at the tangential port is obtained. To verify the new design, experimental study and computational fluid dynamics (CFD) analysis were conducted for inlet Reynolds numbers between 2000 and 6000. However, the results show that the performance of the new design is no better than the original reference design. To analyze the cause of this result, detailed analysis is performed on the velocity and pressure field using flow visualization experiments and 3-D CFD analysis. The results show that the discrepancy between the optimization results in 2-D and the experimental results in 3-D originated from exclusion of an important pressure loss contributor in the optimization process. This study also concludes that the junction design of the axial port and chamber offers potential for improvement of fluidic diode performance.
The optimum design of power yacht belongs to the nonlinear constrained optimization problems. The determination of scantlings for the bow structure is a very important issue with in the whole structural design process. The derived design results are obtained by the use of real-coded micro-genetic algorithm including evaluation from Lloyd's Register small craft guideline, so that the nominal limiting stress requirement can be satisfied. In this study, the minimum volume design of bow structure on the power yacht was carried out based on the finite element analysis. The target model for optimum design and local structural analysis is the bow structure of a power yacht. The volume of bow structure and the main dimensions of structural members are chosen as an objective function and design variable, respectively. During optimization procedure, finite element analysis was performed to determine the constraint parameters at each iteration step of the optimization loop. optimization results were compared with a pre-existing design and it was possible to reduce approximately 19 percents of the total steel volume of bow structure from the previous design for the power yacht.
한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.2
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pp.329-334
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2006
Rail clamps are mechanical components installed to fix the container crane to its bottoms from wind blast or slip. Rail clamps should be designed to survive the harsh wind loading condition. In this study, the jaw structure that is one part of wedge-typed rail clamp is optimized, considering strength under the severe wind loading condition. According to the classification of structural optimization, the structural optimization of a jaw belongs to shape optimization. In the conventional structural optimization methods, they have difficulties in defining complex shape design variables and preventing mesh distortions. To overcome the difficulties, the metamodel using kriging interpolation method is introduced, replacing true response by approximate one. This research presents the shape optimization of a jaw using iterative kriging interpolation models and simulated annealing algorithm. The new kriging models are iteratively constructed by refining the former kriging models. This process is continued until the convergence criteria are satisfied. The optimum results obtained by the suggested method are compared with those obtained by the DOE (design of experiments) and VT (variation technology) methods built in ANSYS WORKBENCH.
In this study, structural optimum design was applied to the girder of magnet over head crane. The optimization was carried out using ANSYS Code for the deadweight of girder, especially focused on the thickness of its upper, lower, side and reinforced plates. The weight could be reduced up to around 15 % with constraints of its deformation, stress, natural frequency and buckling strength. The structural safety was also verified by the buckling analysis of its panel structure. It might be thought to be very useful to design the conventional structures for the weight save through the structural optimization.
The optimum grillage design belongs to nonlinear constrained optimization problem. The determination of beam scantlings for the grillage structure is a very crucial matter out of whole structural design process. The performance of optimization methods, based on penalty functions, is highly problem-dependent and many methods require additional tuning of some variables. This additional tuning is the influences of penalty coefficient, which depend strongly on the degree of constraint violation. Moreover, Binary-coded Genetic Algorithm (BGA) meets certain difficulties when dealing with continuous and/or discrete search spaces with large dimensions. With the above reasons, Real-coded Micro-Genetic Algorithm ($R{\mu}GA$) is proposed to find the optimum beam scantlings of the grillage structure without handling any of penalty functions. $R{\mu}GA$ can help in avoiding the premature convergence and search for global solution-spaces, because of its wide spread applicability, global perspective and inherent parallelism. Direct stiffness method is used as a numerical tool for the grillage analysis. In optimization study to find minimum weight, sensitivity study is carried out with varying beam configurations. From the simulation results, it has been concluded that the proposed $R{\mu}GA$ is an effective optimization tool for solving continuous and/or discrete nonlinear real-world optimization problems.
These days much efforts have made all over the world in order to develop the integrated optimum structural design system that performs automated design process composed of the analysis, optimum design, drafting, and reporting. However, these types of design systems oriented extensively to port structures are rarely found. In this paper, the integrated optimun design system applied to gravity type port structures such as quay walls and breakwaters will be briefly presented. Highly sophiscated facilities necessary in optimum structural design including analysis and optimization are integrated into one system. Several types of gravity type port structures can be designed using this system. The application to the real ports and the efficiency of this system will be finally shown.
This study presents the optimization design process of a segment ball valve that involves the reduction of the flow resistance coefficient and the satisfaction of the strength requirement. Numerical analysis of fluid flow and structural analysis have been performed to predict the flow resistance coefficient and the maximum stress of a segment ball valve. In this study, a segment ball valve incorporating the advantages of a ball valve and a butterfly valve has been devised. In general, ball valves are installed in a pipe system where tight shut off is required. Butterfly valves having smaller end-to-end dimension than ball valve can be installed in narrow spaces in a pipe system. The metamodels for the shape design of a segment ball valve are built by the response surface method and the Kriging interpolation model.
When the topology optimization is applied to the design of compliant mechanism, unexpected displacements of input and output port are generated since the displacement control is not included in the formulation. To devise a more precise mechanism, displacement constraint is formulated using the mutual potential energy concept and added to multi-objective function defined with flexibility and stiffness of a structure. The optimization problem is resolved by using Finite Element Method(FEM) and Sequential Linear Programming(SLP). Design examples of compliant mechanism with displacement constraint are presented to validate the proposed design method.
LMTT(Linear Motor based Transfer Technology)는 크게 제어 부, 셔틀 카, 레일로 구성되며, 항만의 자동화를 위한 컨테이너 부두에서 사용되는 새로운 형태의 이송장치이다. 셔틀카는 다시 프레임 부, 구동 부, 휠로 나뉜다. 이 장치를 설계하기 위하여 각 부품에 대한 다양한 연구가 수행되어져야 한다. 이 논문에서는 가로 보가 프레임의 강도에 미치는 영향에 대한 이전의 연구로부터 기초 설계된 프레임에 대해 항만설계기준을 만족하면서 셔틀카의 무게를 최소화할 수 있는 프레임의 치수 최적설계를 수행하였다. 최적화를 위해 설계변수로 프레임 각 부재의 두께를, 목적함수로 프레임의 무게를, 제약조건으로 설계기준 응력과 처짐을 설정하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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