In structural optimization, static loads are generally utilized although real external forces are dynamic. Dynamic loads have been considered in only small-scale problems. Recently, an algorithm for dynamic response optimization using transformation of dynamic loads into equivalent static loads has been proposed. The transformation is conducted to match the displacement fields from dynamic and static analyses. The algorithm can be applied to large-scale problems. However, the application has been limited to size optimization. The present study applies the algorithm to shape optimization. Because the number of degrees of freedom of finite element models is usually very large in shape optimization, it is difficult to conduct dynamic response optimization with the conventional methods that directly threat dynamic response in the time domain. The optimization process is carried out via interfacing an optimization system and an analysis system for structural dynamics. Various examples are solved to verify the algorithm. The results are compared to the results from static loads. It is found that the algorithm using static loads transformed from dynamic loads based on displacement is valid even for very large-scale problems such as shape optimization.
Topology optimization method has a great advantage and capability over a conventional shape optimization technique because it optimizes a topology as well as a shape and size of structure. The purpose of the present study, using topology optimization method with an objective function of minimum compliance as a mechanism of bone remodeling, is to examine which shape factors of femur is strongly related with the curvature of femoral shaft. As is expected, the optimized curvature increased definitely with neck angle among the shape factors and showed a similar trend with the measured curvature to neck angle. Therefore, the topology optimization method can be successfully applied in the analysis of bone remodeling phenomenon in the subsequent studies.
Sunny, Mohammed R.;Mulani, Sameer B.;Sanyal, Subrata;Kapania, Rakesh K.
Advances in Computational Design
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제1권3호
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pp.235-251
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2016
We have performed a design optimization of a stiffened panel with curvilinear stiffeners using an artificial neural network (ANN) residual kriging based surrogate modeling approach. The ANN residual kriging based surrogate modeling involves two steps. In the first step, we approximate the objective function using ANN. In the next step we use kriging to model the residue. We optimize the panel in an iterative way. Each iteration involves two steps-shape optimization and size optimization. For both shape and size optimization, we use ANN residual kriging based surrogate model. At each optimization step, we do an initial sampling and fit an ANN residual kriging model for the objective function. Then we keep updating this surrogate model using an adaptive sampling algorithm until the minimum value of the objective function converges. The comparison of the design obtained using our optimization scheme with that obtained using a traditional genetic algorithm (GA) based optimization scheme shows satisfactory agreement. However, with this surrogate model based approach we reach optimum design with less computation effort as compared to the GA based approach which does not use any surrogate model.
Taheri, Faezeh;Ghasemi, Mohammad Reza;Dizangian, Babak
Structural Engineering and Mechanics
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제73권4호
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pp.463-479
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2020
This paper is aimed to address a simultaneous optimization of the size, shape, and topology of steel lattice towers through a combination of the radial basis function (RBF) neural networks and the artificial bee colony (ABC) metaheuristic algorithm to reduce the computational time because mere metaheuristic optimization algorithms require much time for calculations. To verify the results, use has been made of the CIGRE Tower and a 132 kV transmission towers as numerical examples both based on the design requirements of the ASCE10-97, and the size, shape, and topology have been optimized (in both cases) once by the RBF neural network and once by the MSTOWER analyzer. A comparison of the results shows that the neural network-based method has been able to yield acceptable results through much less computational time.
This paper presents a optimization design of 10[W] single phase BLDC motor applied Notch shape. Cogging Torque causes noise, vibration and torque ripple so notched stator is proposed in this paper. Firstly, a single phase BLDC motor needs applying aymmetric air-gap shape because this type motor cannot help having dead-point which is zero torque position. However, using asymmetric air-gap structure causes cogging torque increase. Therefore, this paper proposes the notch shape structure. Notch shape structure has some advantages; low cost, easy to apply. There are 4 optimal factors selected in optimization process, which are position and size of notches. Through building a prototype, the result of FE analysis and the experimental measurement value are compared each other and then vailidity and utility of simulation will be verified.
The aim of this paper is to present new and an efficient optimization algorithm called Jaya for the optimum mass of braced dome structures with natural frequency constraints. Design variables of the bar cross-section area and coordinates of the structure nodes were used for size and shape optimization, respectively. The effectiveness of Jaya algorithm is demonstrated through three benchmark braced domes (52-bar, 120-bar, and 600-bar). The algorithm applied is an effective tool for finding the optimum design of structures with frequency constraints. The Jaya algorithm has been programmed in MATLAB to optimize braced dome.
자동차 경량화를 지향하는 초경량차체 기술 중에서 합체박판기술을 이용한 수 있는 일련의 최적설계 기법을 제안하고 기존의 자동차 도어 내판에 적용하여 경량화를 수행하였다. 먼저, 내판에 부착되는 보강재를 제거한 후 취약해진 강성을 보강하기 위한 파트 선정을 위해 위상 최적설계를 수행하여 대략적인 파트 분포를 결정하였다. 그 다음 상세설계 단계로서 각 파트의 두께는 치수 최적설계를 이용하여 정하고, 형상 최적설계로 최종 용접선을 결정하였다. 이러한 일련의 최적화를 위해 상용 소프트웨어인 GENESIS가 사용되었다.
The geometry in the weight reduction design is very required to be started from the conceptual design with low cost, high performance and quality. In this point, a topological shape fur optimization concerned with conceptual design of structure is important. The method used in this paper combines three optimization techniques, where the shape and physical dimensions of the structure and material distribution are hierachically optimized, with the maximum rigidity of structure and lightweight. As the applications, the technology of weight reduction design is applied on designs of aluminum control arm and inner panel of hood.
본 연구의 목적은 최적화 해석 기법을 이용하여 복합재 압력용기의 스커트 치수를 도출하는 것이다. 복합재 압력용기의 스커트 최적화 해석은 부분문제 근사법(sub-problem approximation method) 알고리즘을 사용하였으며, APDL(ANSYS Parametric Design Language)을 이용하여 해석의 모든 과정을 일괄처리(batch processing)하였다. 설계변수로는 압력용기 스커트 부위의 두께와 길이를 선정하였으며, 내압에 의해 발생하는 변위와 무게를 각각 목적함수로 하여 최적화 해석을 통해 최적의 스커트 치수를 도출하였다. 그 결과 복합재 압력용기의 스커트 무게를 최대 4.38% 절감할 수 있었다.
The conventional optimization study for electromagnetic systems has been mostly on the shape or size optimization. The goal for these optimization methods is to improve performance of electromagnetic systems by optimizing the interface shape of two different materials while their given layout or initial topology are held. The feasible topology can be diverse and an appropriate topology will give much better design results. In this paper we propose a theory and an algorithm for topology optimization of electromagnetic systems, which are based on the finite element method. The topology optimization technique employes a direct searching method of sensitivity analysis in which the information of material sensitivity is used. Two numerical examples of a switched reluctance motor and an electrostatic actuator of MEMS are tested and their design results show that the optimization method is valid and useful for the topology and basic layout design of electromagnetic systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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