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.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.11
no.5
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pp.351-358
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2006
Recently, the development of new structural model in fixed partial denture system is required to be started from the conceptual design with low cost, high performance and quality. In this point, a FEM based design of partial denture is used to investigate stress distribution on the durable shape. In this paper, the structural performances of partial dentures were analyzed under three biting forces. The periodontal embedding model is introduced on behalf of the detailed supporting tissue, which is composed of dentin, cortical bone, cancellous bone and periodontal ligament. Using topology optimization, the optimal reinforcement layout of connector was obtained and the detail shape in the fixed partial denture was designed.
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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2001.04a
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pp.173-180
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2001
In this study steel box girders used as main members of a two span continuous steel bridge, are optimally designed by a Load and Resistance Factor Design method(LRFD) using an numerical optimization method. The width, height, web thickness and flange thickness of the main girder are set as design variables, and light weight design is attempted by choosing the cross-sectional area as an object function. We studied the results of steel box girders and compared with those of 1-type girders. The main program is coded with C++ and connected with optimization modul ADS. which is coded with FORTRAN.
This paper presents a modified and improved bi-directional evolutionary structural optimization (BESO) method for topology optimization. A sensitivity filter which has been used in other optimization methods is introduced into BESO so that the design solutions become mesh-independent. To improve the convergence of the optimization process, the sensitivity number considers its historical information. Numerical examples show the effectiveness of the modified BESO method in obtaining convergent and mesh-independent solutions. A study of the effects of various BESO parameters on the solution is then conducted to determine the appropriate values for these parameters.
The structural shape optimization is a useful tool for engineers to determine the shape of a structure. During the optimization process, relocations of nodes happen successively. However, excessive movement of nodes often results in the mesh distortion and eventually deteriorates the accuracy of the optimum solution. To overcome this problem, an efficient method for the shape optimization has been developed. The method starts from the design domain which is large enough to hold the possible shape of the structure. The design domain has pre-defined uniform fine meshes. At every cycle, the method judges whether all the elements are inside of the structure or not. Elements inside of the structure are assigned with real material properties, however elements outside of the structure are assigned with nearly zero values. The performance of the method is evaluated through various examples.
Structural optimization is one of the popular and active research areas in the field of structural engineering. In the present study, the newly developed moth-flame optimization (MFO) algorithm and its enhanced version termed as enhanced moth-flame optimization (EMFO) are employed to implement the optimization process of planar and 3D steel frame structures with discrete design variables. The main inspiration of this optimizer is the navigation method of moths in nature called transverse orientation. A number of benchmark steel frame optimization problems are solved by the MFO and EMFO algorithms and the results are compared with those of other meta-heuristics. The obtained numerical results indicate that the proposed EMFO algorithm possesses better computational performance compared with other existing meta-heuristics.
The paper presents a Life-Cycle Cost-based optimization framework for wind-excited tall buildings equipped with Tuned Mass Dampers (TMDs). The objective is to minimize the Life-Cycle Cost that comprises initial costs of the structure, the control system and costs related to repair, maintenance and downtime over the building's lifetime. The integrated optimization of structural sections and mass ratio of the TMDs is carried out, leading to a set of Pareto optimal solutions. The main advantage of the proposed methodology is that, differently from the traditional optimal design approach, it allows to perform the unified design of both the structure and the control system in a Life Cycle Cost Analysis framework. The procedure quantifies wind-induced losses, related to structural and nonstructural damage, considering the stochastic nature of the loads (wind velocity and direction), the specificity of the structural modeling (e.g., non-shear-type vibration modes and torsional effects) and the presence of the TMDs. Both serviceability and ultimate limit states related to the structure and the TMDs' damage are adopted for the computation of repair costs. The application to a case study tall building allows to demonstrate the efficiency of the procedure for the integrated design of the structure and the control system.
Dilip K. Sahu;Priyam P. Tripathy;Trupti R. Mahapatra;Punyapriya Mishra;Debadutta Mishra
Structural Engineering and Mechanics
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v.89
no.5
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pp.467-477
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2024
Manufacturing industries, now-a-days, focus mostly on redesigning of the products for reducing cost and lead-time via detailed analysis of its composition and constructional design regarded as the Reverse Engineering (RE) process that involves the acquisition of relevant data of the original product, analysis for its functional use and finally, reproduction of the design for improving the functionality. In the present work, a new model based on optimization at different steps of RE, is proposed to redesign a structural component, which is subjected to severe tensile stress while in service. The component under study is an accessory namely, hitch bracket, attached to the rear axle of a tractor to connect it to the plough. The methodology includes building of a 3D Computer Aided Design (CAD) model from the scanned data of the existing component with the help of 3D scanner. Computer Aided Engineering (CAE) analysis is carried out on the CAD model with existing load conditions by Finite Element Analysis (FEA). Topological optimization is carried out giving rise to a modified/optimized design of the component. It is observed that the performance of the modified component improves significantly with simultaneous weight reduction without affecting its functional use and the manufacturing process setup.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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