Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.27
no.5
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pp.798-806
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2003
Structural optimization has been carried out in continuous or discrete design space. Methods for continuous design have been well developed though they are finding the local optima. On the contrary, the existing methods for discrete design are extremely expensive in computational cost or not robust. In this research, an algorithm using tabu search is developed fur the discrete structural designs. The tabu list and the neighbor function of the Tabu concepts are introduced to the algorithm. It defines the number of steps, the maximum number for random searches and the stop criteria. A tabu search is known as the heuristic approach while genetic algorithm and simulated annealing algorithm are attributed to the stochastic approach. It is shown that an algorithm using the tabu search with random moves has an advantage of discrete design. Furthermore, the suggested method finds the reliable optimum for the discrete design problems. The existing tabu search methods are reviewed. Subsequently, the suggested method is explained. The mathematical problems and structural design problems are investigated to show the validity of the proposed method. The results of the structural designs are compared with those from a genetic algorithm and an orthogonal array design.
In this paper, a new efficient optimization algorithm called Teaching-Learning-Based Optimization (TLBO) is used for the least weight design of trusses with continuous design variables. The TLBO algorithm is based on the effect of the influence of a teacher on the output of learners in a class. Several truss structures are analyzed to show the efficiency of the TLBO algorithm and the results are compared with those reported in the literature. It is concluded that the TLBO algorithm presented in this study can be effectively used in the weight minimization of truss structures.
In this paper, the recently developed meta-heuristic algorithm called tug of war optimization is applied to optimal design of castellated beams. Two common types of laterally supported castellated beams are considered as design problems: beams with hexagonal openings and beams with circular openings. Here, castellated beams have been studied for two cases: beams without filled holes and beams with end-filled holes. Also, tug of war optimization algorithm is utilized for obtaining the solution of these design problems. For this purpose, the minimum cost is taken as the objective function, and some benchmark problems are solved from literature.
Journal of Fisheries and Marine Sciences Education
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v.29
no.2
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pp.544-551
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2017
Metaheuristic algorithms are efficient techniques for a class of mathematical optimization problems without having to deeply adapt to the inherent nature of each problem. They are very useful for structural design optimization in which the cost of gradient computation can be very expensive. Among them, the characteristics of simulated annealing and genetic algorithms are briefly discussed. In Metropolis genetic algorithm, favorable features of Metropolis criterion in simulated annealing are incorporated in the reproduction operations of simple genetic algorithm. Numerical examples of structural design optimization are presented. The example structures are truss, breakwater and steel box girder bridge. From the theoretical evaluation and numerical experience, performance and applicability of metaheuristic algorithms for structural design optimization are discussed.
In recent years, along with the advances made in performance-based design optimization, the need for fast calculation of response parameters in dynamic analysis procedures has become an important issue. The main problem in this field is the extremely high computational demand of time-history analyses which may convert the solution algorithm to illogical ones. Two simplifying strategies have shown to be very effective in tackling this problem; first, simplified nonlinear modeling investigating minimum level of structural modeling sophistication, second, wavelet analysis of earthquake records decreasing the number of acceleration points involved in time-history loading. In this paper, we try to develop an efficient framework, using both strategies, to solve the performance-based multi-objective optimal design problem considering the initial cost and the seismic damage cost of steel moment-frame structures. The non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) is employed as the optimization algorithm to search the Pareto optimal solutions. The constraints of the optimization problem are considered in accordance with Federal Emergency Management Agency (FEMA) recommended design specifications. The results from numerical application of the proposed framework demonstrate the capabilities of the framework in solving the present multi-objective optimization problem.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2006.04a
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pp.541-548
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2006
This study presents a structural cost optimization method for building frame system using high-strength steel members. In, this optimization method, the material cost of steel member is involved in objective function to find the optimal cost of building frame systems. Genetic Algorithm is adopted to optimizer to find structural cost optimization. The proposed adapted to structural design of 3.5 stories example buildings with buildings frame systems. As a result, The proposed optimization method can be effectively adapted to cost optimization of building frame systems using high-strength steel members.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2000.10a
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pp.32-39
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2000
Probabilistic structural design optimization, which is characterized by the so-called probabilistic. constraints which introduce permissible probability of violation, is preferred to deterministic design optimization since unpredictable inherent uncertainties and randomness in structural and environmental properties are to be taken quantitatively into account by probabilistic design optimization. In this paper, the well-known reliability index based MPFP(Most Probable Failure Point) search approach and the newly introduced target performance measure based MPTP(Minimum Performance Target Point) search approach are summarized and compared. The present comparison focuses on the number of iterations required for the estimation of probabilistic constraints and a technique for improvement which removes exhaustive iterations is presented as well. A 10 bar truss problem is examined for this.
This paper presents an integrated wind-induced dynamic analysis and computer-based design optimization technique for minimizing the structural cost of general tall buildings subject to static and dynamic serviceability design criteria. Once the wind-induced dynamic response of a tall building structure is accurately determined and the optimal serviceability design problem is explicitly formulated, a rigorously derived Optimality Criteria (OC) method is to be developed to achieve the optimal distribution of element stiffness of the structural system satisfying the wind-induced drift and acceleration design constraints. The effectiveness and practicality of the optimal design technique are illustrated by a full-scale 60-story building with complex 3D mode shapes. Both peak resultant acceleration criteria and frequency dependent modal acceleration criteria are considered and their influences on the optimization results are highlighted. Results have shown that the use of various acceleration criteria has different implications in the habitability evaluations and subsequently different optimal design solutions. The computer based optimization technique provides a powerful tool for the lateral drift and occupant comfort design of tall building structures.
An integrated environment for optimum design has been developed using Motif. The integrated environment is composed of the preprocessor, the postprocessor and the optimization part. The preprocessor is part of making a finite element model for optimum structural design and the postprocessor displays results of optimum design and the optimization part is the part which execute optimization. It is designed to reduce user's difficulties in structural optimum design. It used Graphic User Interface for the concurrent representation of various inputs and outputs through the dialog box, mouse and keyboard. Structural optimum design can be done easily through dialog box, menu, concurrent representation of modeling process and results of structural optimum design can be understood easily through stress contour, deformed model and graph of cost function.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2005.04a
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pp.273-280
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2005
The design of structural engineering optimization is to minimize the cost. This problem has many objective functions formulating section and shape as a function of the included discrete variables. simulated annealing, genetic algerian and TABU algerian are searching methods for optimum values. The object of this reserch Is comparing the result of TABU algorithm, and verifying the efficiency of TABU algorithm in structural optimization design field. For the purpose, this study used a solid truss of 25 elements having 10 nodes, and size optimization for each constraint and load condition of Geodesic ome, and shape optimization of Cable Dome for verifying spatial structures by the application of TABU algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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