Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.20
no.6
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pp.735-739
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2011
In this study, a chair with 5 or 6 legs was designed using the commercial program CATIA V5 in order to efficiently design considering the load conditions. In addition, the stress analysis and shape optimization were carried out using ANSYS Workbench for the chair consisting of stainless steel, aluminum alloys, magnesium alloys and structural steel. As a result, a chair with five legs showed the maximum equivalent stress at the end of the edge of the wheel parts and on the other hand, a chair with six legs showed the maximum equivalent stress at the corner of the connecting parts of the pillar and leg. In addition, the material and the weight was reduced by shape optimization for the chair model with 5 legs and maximum equivalent stress for stainless steel was found that greatly relaxed, compared with that of before shape optimization model.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.10a
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pp.235-242
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2001
An optimization algoriam for the optimum design of prestressed concrete (PSC) box girder bridges is proposed in this paper. In order to optimize the tendon profile efficiently, a reduced basis technique is introduced. The optimization algorithm which includes the tendon profile, tendon size and concrete dimensions optimization problem of the PSC box girder bridges is verified on the Genetic algorikhm (GA) from the numerical examples. it may be positively stated that the optimum design of the PSC box girder bridges based on the new approach proposed in this study will lead to more rational and economical design compared with the currently available designs.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2007.04a
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pp.157-162
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2007
A new level set based topology optimization employing inner-front creation algorithm is presented. In the conventional level set based topology optimization, the optimum topology strongly depends on the initial level set distribution due to the incapability of inner-front creation during optimization process. In the present work, in this regard, an inner-front creation algorithm is proposed. in which the sizes. shapes. positions, and number of new inner-fronts during the optimization process can be globally and consistently identified by considering both the value of a given criterion for inner-front creation and the occupied volume (area) of material domain. To facilitate the inner-front creation process, the inner-front creation map which corresponds to the discrete valued criterion of inner-front creation is applied to the level set function. In order to regularize the design domain during the optimization process, the edge smoothing is carried out by solving the edge smoothing partial differential equation (PDE). Updating the level set function during the optimization process, in the present work, the least-squares finite element method (LSFEM) is employed. As demonstrative examples for the flexibility and usefulness of the proposed method. the level set based topology optimization considering lightweight design of 3D shell structure is carried out.
The primary objective of the current study is to optimize and evaluate the seismic performance of steel momentresisting frame (MRF) structures considering soil-structure interaction (SSI) effects. The structural optimization is implemented in the context of performance-based design in accordance with FEMA-350 at different confidence levels from 50% to 90% by taking into account fixed- and flexible-base conditions using an efficient metaheuristic algorithm. Nonlinear response-history analysis (NRHA) is conducted to evaluate the seismic response of structures, and the beam-on-nonlinear Winkler foundation (BNWF) model is used to simulate the soil-foundation interaction under the MRFs. The seismic performance of optimally designed fixed- and flexible-base steel MRFs are compared in terms of overall damage index, seismic collapse safety, and interstory drift ratios at different performance levels. Two illustrative examples of 6- and 12-story steel MRFs are presented. The results show that the consideration of SSI in the optimization process of 6- and 12-story steel MRFs results in an increase of 1.0 to 9.0 % and 0.5 to 5.0 % in structural weight and a slight decrease in structural seismic safety at different confidence levels.
Mahmoud T. Nawar;Ehab B. Matar;Hassan M. Maaly;Ahmed G. Alaaser;Osman Hamdy
Structural Engineering and Mechanics
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v.88
no.1
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pp.43-52
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2023
This paper handles the results of an extensive parametric study on the rotational stiffness of the flexible base connection using ABAQUS program. The results of the parametric study show the relation between the applied moment and the relative rotation for 96 different base connections. The configurations of the studied connections considered different numbers, diameters, and spacing of the anchor bolts along with different thicknesses of the base plate to investigate the effect of these parameters on the rotational stiffness behavior. The results of the previous parametric research used through the whale optimization algorithm (WOA) to detect different equation formulation of the moment-rotation (M-Ɵr) equation to detect optimum equation simulates the general nonlinear rotational behavior of the flexible base connection considering all variables used in the parametric study. WOA is a relatively new promising algorithm, which is used in different types of optimization problems. For more verification, the classical genetic algorithm (GA) is used to make a comparison with WOA results. The results show that WOA is capable of getting an optimum equation of the M-Ɵr relation, which can be used to simulate the actual rotational stiffness of the flexible base connections. The rotational stiffness at H/150 can be calculated using WOA (1) method and be used as a design aid for engineering design.
Reliability-Based Design Optimization (RBDO) is an appropriate framework for obtaining optimal designs by taking uncertainties into account. Large-scale problems with implicit limit state functions and problems with discrete design variables are two significant challenges to traditional RBDO methods. To overcome these challenges, this paper proposes a hybrid method to perform RBDO of structures that links Firefly Algorithm (FA) as an optimization tool to advanced (finite element) reliability methods. Furthermore, the Genetic Algorithm (GA) and the FA are compared based on the design cost (objective function) they achieve. In the proposed method, Weighted Simulation Method (WSM) is utilized to assess reliability constraints in the RBDO problems with explicit limit state functions. WSM is selected to reduce computational costs. To performing RBDO of structures with finite element modeling and implicit limit state functions, a First-Order Reliability Method (FORM) based on the Direct Differentiation Method (DDM) is utilized. Four numerical examples are considered to assess the effectiveness of the proposed method. The findings illustrate that the proposed RBDO method is applicable and efficient for RBDO problems with discrete and continuous design variables and finite element modeling.
The Purpose of this paper is to show the applicability of a methodology, developed by the authors, with which to perform the mechanical optimization of space truss structures strongly restricted. This methodology use a parameter call "Volumetric Displacement", as the Objective Function of the optimization process. This parameter considers altogether the structure weight and deformation whose effects are opposed. The Finite Element Method is employed to calculate the stress/strain state and the natural frequency of the structure through a structural linear static and natural frequency analysis. In order to show the potentially of this simple methodology, its application on a large diameter telescope structure (10 m) considering the strongly restriction that became of its use, is presented. This methodology, applied in previous works on continuous structures, such as shell roof and fluid storage vessels, is applied in this case to a space truss structure, with the purpose of generalize its applicability to different structural topology. This technique could be useful in the morphology design of deployable and retractable roof structures, whose use has extensively spread in the last years.
This paper proposes an automated procedure for optimum seismic design of reinforced concrete (RC) frame structures. This procedure combines a smart pre-processing using a Tree Classification Method (TCM) and a nonlinear optimization technique. First, the TCM automatically creates sections database and assigns sections to structural members. Subsequently, a real valued model of Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is employed in solving the optimization problem. Numerical examples on design optimization of three low- to high-rise RC frame structures under earthquake loads are presented with and without considering strong column-weak beam (SCWB) constraint. Results demonstrate the effectiveness of the TCMin seismic design optimization of the structures.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.11
no.1
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pp.95-100
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2012
A deck crane is installed on the deck of a ship when there is no adequate facility for loading and unloading in dock or harbor. Deck cranes in Korea have been imported from abroad, and the import-substitution effect will arise if its production can be localized. Now, it is required to suggest the structural design of a deck crane that meet the domestic criterion, considering loading condition. In this study, the structural analysis of a pedestal in the deck crane was peformed by finite element method to investigate the strength requirement. In addition, the structural design of a pedestal was suggested by using ANSYS and VisualDOC. The optimized structure of a pedestal was determined, considering lightweight design.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.15
no.2
s.95
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pp.225-231
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2005
This paper presents a design method for the structural-acoustic coupled radiator that can emit sound in the desired direction. A coupled system that has a finite space and a semi-infinite space separated by two flexible walls and an opening is considered. An objective function is selected to maximize radiation power on a main axis and minimize a side lobe level. To get initial values, prediction of a pressure distribution on field points and radiation pattern of the structural-acoustic coupling system is shown at a coupled-resonant frequency. Three different optimization methods are adapted to design the coupled radiator. Pressure and intensity distribution of the designed radiator is presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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