This paper proposes a deformation method for solving practical nonlinear programming problems. Utilizing the nonlinear parametric programming technique with Quasi-Newton method [6,7], the method solves the problem by imbedding it into a suitable one-parameter family of problems. The approach discussed in this paper was originally developed with the aim of solving a system of structural optimization problems with frequently appears in various kind of engineering design. It is assumed that we have to solve more than one structural problem of the same type. It an optimal solution of one of these problems is available, then the optimal solutions of thel other problems can be easily obtained by using this known problem and its optimal solution as the initial problem of our parametric method. The method of nonlinear programming does not generally converge to the optimal solution from an arbitrary starting point if the initial estimate is not sufficiently close to the solution. On the other hand, the deformation method described in this paper is advantageous in that it is likely to obtain the optimal solution every if the initial point is not necessarily in a small neighborhood of the solution. the Jacobian matrix of the iteration formula has the special structural features [2, 3]. Sectioon 2 describes nonlinear parametric programming problem imbeded into a one-parameter family of problems. In Section 3 the iteration formulas for one-parameter are developed. Section 4 discusses parametric approach for Quasi-Newton method and gives algorithm for finding the optimal solution.
In this paper, an enhanced Violation-based Sensitivity analysis and Border-Line Adaptive Sliding Technique (ViS-BLAST) will be utilized for optimization of some well-known structural and mechanical engineering problems. ViS-BLAST has already been introduced by the authors for solving truss optimization problems. For those problems, this method showed a satisfactory enactment both in speed and efficiency. The Enriched ViS-BLAST or EVB is introduced to be vastly applicable to any solvable constrained optimization problem without any specific initialization. It uses one-directional step-wise searching technique and mostly limits exploration to the vicinity of FNF border and does not explore the entire design space. It first enters the feasible region very quickly and keeps the feasibility of solutions. For doing this important, EVB groups variables for specifying the desired searching directions in order to moving toward best solutions out or inside feasible domains. EVB was employed for solving seven numerical engineering design problems. Results show that for problems with tiny or even complex feasible regions with a larger number of highly non-linear constraints, EVB has a better performance compared to some records in the literature. This dominance was evaluated in terms of the feasibility of solutions, the quality of optimum objective values found and the total number of function evaluations performed.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2006.04a
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pp.291-298
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2006
A parallelized topology design optimization method is developed on a distributed memory system. The parallelization is based on a domain decomposition method and a boundary communication scheme. For the finite element analysis of structural responses and design sensitivities, the PCG method based on a Krylov iterative scheme is employed. Also a parallelized optimization method of optimality criteria is used to solve large-scale topology optimization problems. Through several numerical examples, the developed method shows efficient and acceptable topology optimization results for the large-scale problems.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2004.10a
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pp.347-354
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2004
Using an efficient adjoint variable method, we develop a unified design sensitivity analysis (DSA) method considering both steady state nonlinear heat conduction and geometrical nonlinear elasticity problems. Design sensitivity expressions with respect to thermal conductivity and Young's modulus are derived. Beside the temperature and displacement adjoint equations, another coupled one is defined regarding the obtained adjoint displacement field as the adjoint load in temperature field. The developed DSA method is shown to be very efficient and further extended to a topology design optimization method for the nonlinear weakly coupled thermo-elasticity problems using a density approach.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1998.10a
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pp.3-10
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1998
Optimization problems may be devided into geometry optimization problems and topology optimization problems. In this paper, a method using tile equivalent material properties prediction techniques of a particulate-reinforced composites is proposed for the topology optimization. This method makes use of penalty factor in order that regions with intermediate value of design variables can be penalized. The computational results being obtained from PLBA algorithm of some values of penalty factor are presented.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2002.04a
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pp.12-18
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2002
For the analysis of Kirchhoff plate bending problems, a new meshless method is implemented. For the satisfaction of the C¹ continuity condition in which the first derivative is treated as another primary variable, Hermite interpolation is enforced on standard reproducing kernel particle method. In order to impose essential boundary conditions on solving C¹ continuity problems, shape function modifications are adopted. Through numerical tests, the characteristics and accuracy of the HRKPM are investigated and compared with the finite element analysis. By this implementation, it is shown that high accuracy is achieved by using HRKPM fur solving Kirchhoff plate bending problems.
Lee Kang-Seok;Kim Jeong-Hee;Choi Chang-Sik;Lee Li-Hyung
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2005.04a
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pp.359-366
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2005
Most engineering optimization are based on numerical linear and nonlinear programming methods that require substantial gradient information and usually seek to improve the solution in the neighborhood of a starting point. These algorithm, however, reveal a limited approach to complicated real-world optimization problems. If there is more than one local optimum in the problem, the result may depend on the selection of an initial point, and the obtained optimal solution may not necessarily be the global optimum. This paper describes a new harmony search(HS) meta-heuristic algorithm-based approach for structural size optimization problems with continuous design variables. This recently developed HS algorithm is conceptualized using the musical process of searching for a perfect state of harmony. It uses a stochastic random search instead of a gradient search so that derivative information is unnecessary. Two classical space truss optimization problems are presented to demonstrate the effectiveness and robustness of the HS algorithm. The results indicate that the proposed approach is a powerful search and optimization technique that may yield better solutions to structural engineering problems than those obtained using current algorithms.
Objective: The purpose of this study was to explore the structural relationships among duration of media use, behavior problems, and school adjustment, while accounting for gender differences. Methods: The study used 4th-wave panel data from the Korean Children and Youth Panel Study, and 2,119 first graders in elementary school were analyzed. The data were analyzed using Structural Equation Modeling. Results: The results can be summarized as follows. First, the duration of media use had a direct effect on school adjustment. Secondly, the duration of media use had an indirect effect on school adjustment through internalizing and externalizing problems. According to multigroup analysis, gender differences were found in the structural relations among variables. Conclusion: This study emphasizes the needs for media usage education to improve children's school adjustment. Furthermore, it suggests that different intervention strategies for internalizing/externalizing behavior problems are needed depending on gender.
Kim, Jae-Sung;Lee, Sang-Min;Lee, Jae-Yeol;Jeong, Hee-Seok;Lee, Seung-Min
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.17
no.2
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pp.123-131
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2012
The requirements for computational resources to perform the structural analysis are increasing rapidly. The size of the current analysis problems that are required from practical industry is typically large-scale with more than millions degrees of freedom (DOFs). These large-scale analysis problems result in the requirements of high-performance analysis codes as well as hardware systems such as supercomputer systems or cluster systems. In this paper, the pre- and post-processing system for supercomputing based large-scale structural analysis is presented. The proposed system has 3-tier architecture and three main components; geometry viewer, pre-/post-processor and supercomputing manager. To analyze large-scale problems, the ADVENTURE solid solver was adopted as a general-purpose finite element solver and the supercomputer named 'tachyon' was adopted as a parallel computational platform. The problem solving performance and scalability of this structural analysis system is demonstrated by illustrative examples with different sizes of degrees of freedom.
The rational finite element method is different from the standard finite element method, which is constructed using basic solutions of the governing differential equations as interpolation functions in the elements. Therefore, it is superior to the isoparametric approach because of its obvious physical meaning and accuracy; it has successfully been applied to the isotropic elasticity problem. In this paper, the formulation of rational finite elements for plane orthotropic elasticity problems is deduced. This method is formulated directly in the physical domain with full consideration of the requirements of the patch test. Based on the number of element nodes and the interpolation functions, different approaches are applied with complete polynomial interpolation functions. Then, two special stiffness matrixes of elements with four and five nodes are deduced as a representative application. In addition, some typical numerical examples are considered to evaluate the performance of the elements. The numerical results demonstrate that the present method has a high level of accuracy and is an effective technique for solving plane orthotropic elasticity problems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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