Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2002.04a
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pp.249-256
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2002
A new optimization procedure with approximate reanalysis module, using the staged hybrid methods with substructuring, is proposed in is study. In this procedure, displacements are calculated with two step mixed procedures. First step is to introduce the conservative approximation, which is a hybrid form of the linear and reciprocal approximation, as local approximation. In the next step, it is combined with the global approximation by reduced basis approach. The quality of reanalyzed quantities can be greatly improved through these staged hybrid approximations, specially for large changes in the design. Overall procedures are based on substructuring scheme. Several numerical examples illustrate the validity and effectiveness of the proposed methods.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2006.05a
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pp.559-560
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2006
Fiber optic connector, ferrule, is a device to connect and align fiber optics cable on fiber-optic communication system. In general $ZrO_2$ ceramic ferrule is manufactured by grinding process because the demands precision is very high. For the precision grinding machining, it is very important that structure of co-axial ferrule grinding system is optimized. In this paper, Structural analysis was performed to analyze bed and frame structure of co-axial grinding machine. Deformation and modal analysis for natural frequency was performed using ANSYS design space program to analyze structural characteristics. New improved model of bed and frame structure was proposed based on initial basic model. Therefore, we estimated the structural characteristics precision co-axial grinding machining system.
Wind tunnel testing technique has been established as a powerful experimental method for predicting wind-induced loads on high-rise buildings. Accurate assessment of the design wind load combinations for tall buildings on the basis of wind tunnel tests is an extremely important and complicated issue. The traditional design practice for determining wind load combinations relies partly on subjective judgments and lacks a systematic and reliable method of evaluating critical load cases. This paper presents a novel optimization-based framework for determining wind tunnel derived load cases for the structural design of wind sensitive tall buildings. The peak factor is used to predict the expected maximum resultant responses from the correlated three-dimensional wind loads measured at each wind angle. An optimized convex hull is further developed to serve as the design envelope in which the peak values of the resultant responses at any azimuth angle are enclosed to represent the critical wind load cases. Furthermore, the appropriate number of load cases used for design purposes can be predicted based on a set of Pareto solutions. One 30-story building example is used to illustrate the effectiveness and practical application of the proposed optimization-based technique for the evaluation of peak resultant wind-induced load cases.
The optimization of reinforced concrete (RC) cantilever retaining walls is a complex problem and requires the use of advanced techniques like metaheuristic algorithms. For this purpose, an optimization model must first be developed, which involves mathematical complications, multidisciplinary knowledge, and programming skills. This task has proven to be too arduous and has halted the mainstream acceptance of optimization. Therefore, it is necessary to unravel the complications of optimization into an easily applicable form. Currently, the most commonly used method for designing retaining walls is by following the proportioning limits provided by the ACI handbook. However, these limits, derived manually, are not verified by any optimization technique. There is a need to validate or modify these limits, using optimization algorithms to consider them as optimal limits. Therefore, this study aims to propose updated proportioning limits for the economical design of a RC cantilever retaining wall through a comprehensive parametric investigation using the genetic algorithm (GA). Multiple simulations are run to examine various design parameters, and trends are drawn to determine effective ranges. The optimal limits are derived for 5 geometric and 3 reinforcement variables and validated by comparison with their predecessor, ACI's preliminary proportioning limits. The results indicate close proximity between the optimized and code-provided ranges; however, the use of optimal limits can lead to additional cost optimization. Modifications to achieve further optimization are also discussed. Besides the geometric variables, other design parameters not covered by the ACI building code, like reinforcement ratios, bar diameters, and material strengths, and their effects on cost optimization, are also discussed. The findings of this investigation can be used by experienced engineers to refine their designs, without delving into the complexities of optimization.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.1256-1261
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2004
Nonlinear Response Optimization using Equivalent Static Loads (NROESL) method/algorithm is proposed to perform optimization of non-linear response structures. It is more expensive to carry out nonlinear response optimization than linear response optimization. The conventional method spends most of the total design time on nonlinear analysis. Thus, the NROESL algorithm makes the equivalent static load cases for each response and repeatedly performs linear response optimization and uses them as multiple loading conditions. The equivalent static loads are defined as the loads in the linear analysis, which generates the same response field as those in non-linear analysis. The algorithm is validated for the convergence and the optimality. The function satisfies the descent condition at each cycle and the NROESL algorithm converges. It is mathematically validated that the solution of the algorithm satisfies the Karush-Kuhn-Tucker necessary condition of the original nonlinear response optimization problem. The NROESL algorithm is applied to two structural problems. Conventional optimization with sensitivity analysis using the finite difference method is also applied to the same examples. The results of the optimizations are compared. The proposed method is very efficient and derives good solutions.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.44
no.2
s.152
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pp.139-147
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2007
The ultimate goal of structural design is to find the optimal design results which satisfies both safety and economy at the same time. Optimum design has been studied for the last several decades and is being studied. in this study, an optimum algorithm which is based on the genetic algorithm has been applied to the multi-object problem to obtain the optimum solutions which minimizes structural weight and construction cost of panel blocks in ship structures at the same time. Mathematical problems are dealt at first to justify the reliability of the present optimum algorithm. And then the present method has been applied to the panel block model which can be found in ship structures. From the present findings it has been seen that the present optimum algorithm can reasonably give the optimum design results.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.15
no.1
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pp.122-128
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2016
The purpose of this study was to develop improved strength of an arm and a boom on over-load environment, which causes damage in the initial design statement. To develop improved strength of an excavator front group, we calculated load conditions using the MATLAB program, and using these conditions, we performed a structural analysis of an excavator front group for the maximum digging force condition. Finally we performed a topology optimization to reduce weights of an arm and a boom, and we re-modeled an arm and a boom based on the topology design results and re-performed the structural analysis. The strength of the re-design is higher than the initial design but its weight is almost the same as the initial design.
This paper describes a comparative study of genetic algorithm and mathematical programming technique applied in the design optimization of geodesic dome. In particular, the genetic algorithm adopted in this study uses the so-called re-birthing technique together with the standard GA operations such as fitness, selection, crossover and mutation to accelerate the searching process. The finite difference method is used to calculate the design sensitivity required in mathematical programming techniques and three different techniques such as sequential linear programming (SLP), sequential quadratic programming(SQP) and modified feasible direction method(MFDM) are consistently used in the design optimization of geodesic dome. The optimum member sizes of geodesic dome against several external loads is evaluated by the codes $ISADO-GA{\alpha}$ and ISADO-OPT. From a numerical example, we found that both optimization techniques such as GA and mathematical programming technique are very effective to calculate the optimum member sizes of three dimensional discrete structures and it can provide a very useful information on the existing structural system and it also has a great potential to produce new structural system for large spatial structures.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.22
no.3
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pp.259-265
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2009
This paper studies the Element Connectivity Parameterization Method(ECP method) for topology optimization considering dynamic compliance. The previous element density based topology optimization method interpolates Young's modulus with respect to design variables defined in each element for topology optimization. Despite its various applications, these element density based methods suffer from numerical instabilities for nonlinear structure and multiphysics systems. To resolve these instabilities, recently a new numerical method called the Element Connectivity Parameterization(ECP) Method was proposed. Unlike the existing design methods, the ECP method optimizes the connectivities among plane or solid elements and it shows some advantages in topology optimization for both nonlinear structure and multiphysics systems. In this study, the method was expanded for topology optimization for the dynamic compliance by developing a way to model the mass matrix in the framework of the ECP method.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.30
no.5
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pp.562-571
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2006
Finite element analysis is performed to evaluate structural reliability of an automotive pedal arm under conditions of the stiffness, the load and the endurance test specifications. Results of the analysis shows that the pedal arm is safe enough under the tests. A topology optimization is numerically implemented, overall shape of the pedal arm being verified to be reasonable, A design concept to insert holes in the arm is established, which may be used to reduce its weight.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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