This study proposed an improved particle swarm optimization (IPSO) method ensemble with kriging model for model updating. By introducing genetic algorithm (GA) and grouping strategy together with elite selection into standard particle optimization (PSO), the IPSO is obtained. Kriging metamodel serves for predicting the structural responses to avoid complex computation via finite element model. The combination of IPSO and kriging model shall provide more accurate searching results and obtain global optimal solution for model updating compared with the PSO, Simulate Annealing PSO (SimuAPSO), BreedPSO and PSOGA. A plane truss structure and ASCE Benchmark frame structure are adopted to verify the proposed approach. The results indicated that the hybrid of kriging model and IPSO could serve for model updating effectively and efficiently. The updating results further illustrated that IPSO can provide superior convergent solutions compared with PSO, SimuAPSO, BreedPSO and PSOGA.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.9
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pp.1287-1292
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2010
In this paper, a hybrid technique is presented. First, the isochromatic fringe data of a given set of points are calculated by the finite element method and are used as input data in complex variable formulations. Then the numerical model of the specimen with a central inclined crack is transformed from the physical plane to the complex plane by conformal mapping. The stress field is analyzed and the mixed-mode stress intensity factors are calculated for this complex plane. The stress intensity factors are calculated by the finite element method as well as by a theoretical method and compared with each other. In order to conveniently compare these values with each other, both actual and regenerated photoelastic fringe patterns are multiplied by a factor of two and sharpened by digital image processing.
Park, Ho-Kyoung;Bang, Hee-Seon;Rajesh, S.R.;Oh, Chong-In;Bang, Han-Sur
Proceedings of the KWS Conference
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2006.10a
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pp.216-218
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2006
The application of aluminium alloy is increasing for lightweight and high quality transport vehicle. In this study, therefore, it is intended to apply the high speed hybrid welding method for marine grade aluminium alloy(A5083) used for shipbuilding that consists of 3 kW CW Nd:YAG laser and MIG welding process. For this purpose, the characteristics of process parameters(laser & arc combine angle and focal position of hybrid head to specimen) are investigated for hybrid fillet joint. This study also describes determination of heat distribution using finite element model of the T-joint fillet weld using the in-house solver which has been validated for different type of welding problems.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.25
no.12
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pp.117-124
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2008
In early design stage, the simulation of interior noise is useful for the enhancement of the noise, vibration and harshness (NVH) performance in a vehicle. The traditional transfer path analysis (TPA) technology cannot simulate the interior noise since it uses the experimental method. In order to solve this problem, in this paper, the hybrid TPA is developed as the novel approach. The hybrid TPA uses the simulated excitation force as the input force, which excites the flexible body of a car at the mount point, while the traditional TPA uses the measured force. This simulated force is obtained by numerical analysis for the FE (finite element) model of a powertrain. The interior noise is predicted by multiplying the simulated force by the vibro-acoustic transfer function (VATF) of the vehicle. The VATF is the acoustic response in the compartment of a car to the input force at the mount point of the powertrain in the flexible car body. The trend of the predicted interior noise based on the hybrid TPA very well corresponds to the measured interior noise, although there is some difference due to not only the experimental error and the simulation error but also the effect of the air-borne path.
Kerboua, Y.;Lakis, A.A.;Thomas, M.;Marcouiller, L.
Structural Engineering and Mechanics
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v.29
no.1
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pp.91-111
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2008
This paper outlines the development of a computational model in order to analyze the dynamic behaviour of coupled fluid-structure systems such as a) liquid containers, b) a set of parallel or radial plates. In this work a hybrid fluid-solid element is developed, capable of simulating both membrane and bending effects of the plate. The structural mass and stiffness matrices are determined using exact integration of governing equations which are derived using a combination of classical plate theory and a finite element approach. The Bernoulli equation and velocity potential function are used to describe the liquid pressure applied on the solid-fluid element. An impermeability condition assures a permanent contact at the fluid-structure interface. Applications of this model are presented for both parallel and radial plates as well as fluid-filled rectangular reservoir. The effect of physical parameters on the dynamic behaviour of a coupled fluid-structure system is investigated. The results obtained using the presented approach for dynamic characteristics such as natural frequency are in agreement to those calculated using other theories and experiments.
A unique lightweight string truss deployable bridge assembled by thin-walled fiber reinforced polymer (FRP) and metal profiles was designed for emergency applications. As a new structure, investigations into the static structural performance under the serviceability limit state are desired for examining the structural integrity of the developed bridge when subjected to unsymmetrical loadings characterized by combined torsion and bending. In this study, a full-scale experimental inspection was conducted on a fabricated bridge, and the combined flexural-torsional behavior was examined in terms of displacement and strains. The experimental structure showed favorable strength and rigidity performances to function as deployable bridge under unsymmetrical loading conditions and should be designed in accordance with the stiffness criterion, the same as that under symmetrical loads. In addition, a finite element model (FEM) with a simple modeling process, which considered the multi segments of the FRP members and realistic nodal stiffness of the complex unique hybrid nodal joints, was constructed and compared against experiments, demonstrating good agreement. A FEM-based numerical analysis was thereafter performed to explore the effect of the change in elastic modulus of different FRP elements on the static deformation of the bridge. The results confirmed that the change in elastic modulus of different types of FRP element members caused remarkable differences on the bending and torsional stiffness of the hybrid bridge. The global stiffness of such a unique bridge can be significantly enhanced by redesigning the critical lower string pull bars using designable FRP profiles with high elastic modulus.
Liu, Xiaoben;Zhang, Hong;Gu, Xiaoting;Chen, Yanfei;Xia, Mengying;Wu, Kai
Earthquakes and Structures
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v.12
no.3
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pp.321-332
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2017
The reverse fault is a dangerous geological hazard faced by buried steel pipelines. Permanent ground deformation along the fault trace will induce large compressive strain leading to buckling failure of the pipe. A hybrid pipe-shell element based numerical model programed by INP code supported by ABAQUS solver was proposed in this study to explore the strain performance of buried X80 steel pipeline under reverse fault displacement. Accuracy of the numerical model was validated by previous full scale experimental results. Based on this model, parametric analysis was conducted to study the effects of four main kinds of parameters, e.g., pipe parameters, fault parameters, load parameter and soil property parameters, on the strain demand. Based on 2340 peak strain results of various combinations of design parameters, a semi-empirical model for strain demand prediction of X80 pipeline at reverse fault crossings was proposed. In general, reverse faults encountered by pipelines are involved in 3D oblique reverse faults, which can be considered as a combination of reverse fault and strike-slip fault. So a compressive strain demand estimation procedure for X80 pipeline crossing oblique-reverse faults was proposed by combining the presented semi-empirical model and the previous one for compression strike-slip fault (Liu 2016). Accuracy and efficiency of this proposed method was validated by fifteen design cases faced by the Second West to East Gas pipeline. The proposed method can be directly applied to the strain based design of X80 steel pipeline crossing oblique-reverse faults, with much higher efficiency than common numerical models.
This paper presents a novel bearingless switched reluctance motor (BLSRM) with decoupled torque and suspending stator poles. BLSRM is different from conventional bearingless switched reluctance motors (SRMs) because its suspending poles are separated from the torque poles. Perpendicularly placed suspending poles are designed to produce a continuous radial force to suspend the rotor. Due to the independent suspending and torque poles, BLSRM produces a suspending force with excellent linearity according to the rotor position and independent characteristics of the torque current. The air-gap is easier to control than in conventional SRMs with their linear and independent characteristics. Furthermore, to verify the proposed structure, a mathematical model for the suspending force is derived. Finite element analysis is also employed to compare BLSRM and conventional SRMs expressions of suspending force. A prototype motoris designed and manufactured to verify the effectiveness of the proposed bearingless structure.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.14
no.6
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pp.1391-1407
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1990
In this paper, optimization procedures are presented considering the static and dynamic constraints for laminated composite plate and hybrid laminated composite plate subject to concentrated load on center of the plates. Design variables for this problem are ply angle or ply thickness. Deflection, natural frequency and specific damping capacity are considered as constraints. Using a recursive linear programming method, the nonlinear optimization problems are solved. By introducing the design scaling factor, the number of iterations is reduced significantly. Composite plates could be designed optimally combined with FEM analysis under various conditions. In the optimization procedure, verification for both analysis and design of the laminated composite plates are compared with the results of the others. Various design results are presented for the laminated composite plates and hybrid laminated composite plates.
Jang, Kyung Suk;Kim, Tae Ri;Kim, Jeong Hwan;Yun, Gun Jin
Composites Research
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v.35
no.3
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pp.188-195
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2022
This paper proposes a multiscale process-structural analysis methodology and applies to a battery housing part made of the short fiber-reinforced and fabric-reinforced composite layers. In particular, uncertainties of the material properties within the microscale representative volume element (RVE) were considered. The random spatial distribution of matrix properties in the microscale RVE was realized by the Karhunen-Loeve Expansion (KLE) method. Then, effective properties of the RVE reflecting on spatially varying matrix properties were obtained by the computational homogenization and mapped to a macroscale FE (finite element) model. Morever, through the hybrid process simulation, a FE (finite element) model mapping residual stress and fiber orientation from compression molding simulation is combined with one mapping fiber orientation from the draping process simulation. The proposed method is expected to rigorously evaluate the design requirements of the battery housing part and composite materials having various material configurations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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