• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권10호
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• pp.3864-3877
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• 2022

We propose a new approach called PESA (Prioritized replay Evolutionary and Swarm Algorithms) combining prioritized replay of reinforcement learning with hybrid evolutionary algorithms. PESA hybridizes different evolutionary and swarm algorithms such as particle swarm optimization, evolution strategies, simulated annealing, and differential evolution, with a modular approach to account for other algorithms. PESA hybridizes three algorithms by storing their solutions in a shared replay memory, then applying prioritized replay to redistribute data between the integral algorithms in frequent form based on their fitness and priority values, which significantly enhances sample diversity and algorithm exploration. Additionally, greedy replay is used implicitly to improve PESA exploitation close to the end of evolution. PESA features in balancing exploration and exploitation during search and the parallel computing result in an agnostic excellent performance over a wide range of experiments and problems presented in this work. PESA also shows very good scalability with number of processors in solving an expensive problem of optimizing nuclear fuel in nuclear power plants. PESA's competitive performance and modularity over all experiments allow it to join the family of evolutionary algorithms as a new hybrid algorithm; unleashing the power of parallel computing for expensive optimization.

• Advances in nano research
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• 제12권6호
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• pp.567-581
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• 2022

The free and forced vibration in addition to electric energy harvesting of a piezoelectric disk resting on two-parameter foundation modeled by modified couple stress as well as Kirchhoff plate theory is probed. The governing equations and boundary conditions are obtained using Hamilton's principle. Then, the free and forced vibration are solved using numerical solutions, generalized differential quadrature method (GDQM) and Newmark-beta method. The forced vibration is resulted from a base excitation load. Also, the possible voltage which can be harvested from this system is obtained using generalized integral quadrature method. The validity of the formulation and solution procedure is confirmed using a compassion study. The impact of parameters such as length effect, inner to outer radius ratio, and foundations parameters on the free and forced vibration as well as energy harvesting is investigated in detail. This paper can be a basis for future studies in the area of piezoelectric harvesters in small scales.

• Nonlinear Functional Analysis and Applications
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• 제28권2호
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• pp.497-520
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• 2023

Numerous problems in science and engineering defined by nonlinear functional equations can be solved by reducing them to an equivalent fixed point problem. Fixed point theory provides essential tools for solving problems arising in various branches of mathematical analysis, such as split feasibility problems, variational inequality problems, nonlinear optimization problems, equilibrium problems, complementarity problems, selection and matching problems, and problems of proving the existence of solution of integral and differential equations.The theory of fixed is known to find its applications in many fields of science and technology. For instance, the whole world has been profoundly impacted by the novel Coronavirus since 2019 and it is imperative to depict the spread of the coronavirus. Panda et al. [24] applied fractional derivatives to improve the 2019-nCoV/SARS-CoV-2 models, and by means of fixed point theory, existence and uniqueness of solutions of the models were proved. For more information on applications of fixed point theory to real life problems, authors should (see [6, 13, 24] and the references contained in).

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제86권4호
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• pp.535-546
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• 2023

In the present paper, multiple interface cracks between a functionally graded orthotropic coating and an orthotropic half-plane substrate under concentrated loading are considered by means of the distribution dislocation technique (DDT). With the use of integration of Fourier transform the problem is reduced to a system of Cauchy-type singular integral equations which are solved numerically to compute the dislocation density on the surfaces of the cracks. The distribution dislocation is a powerful method to calculate accurate solutions to plane crack problems, especially this method is very good to find SIFs for multiple unequal cracks located at the interface. Hence this technique allows considering any number of interface cracks. The primary objective of this paper is to investigate the effects of the interaction of multiple interface cracks, load location, material orthotropy, nonhomogeneity parameters and geometry parameters on the modes I and II SIFs. Numerical results show that modes I/II SIFs decrease with increasing the nonhomogeneity parameter and the highest magnitude of SIF occurs where distances between the load location and crack tips are minimal.

• Steel and Composite Structures
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• 제45권4호
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• pp.547-554
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• 2022

This paper studies the static stability of an axially graded column with the power-law gradient varying along the axial direction. For a nonhomogeneous column with one end linked to a rotational spring and loaded by a compressive force, respectively, an Euler problem is analyzed by solving a boundary value problem of an ordinary differential equation with varying coefficients. Buckling loads through the characteristic equation with the aid of the Bessel functions are exactly given. An alternative way to approximately determine buckling loads through the integral equation method is also presented. By comparing approximate buckling loads with the exact ones, the approximate solution is simple in form and enough accurate for varying power-law gradients. The influences of the gradient index and the rotational spring stiffness on the critical forces are elucidated. The critical force and mode shapes at buckling are presented in graph. The critical force given here may be used as a benchmark to check the accuracy and effectiveness of numerical solutions. The approximate solution provides a feasible approach to calculating the buckling loads and to assessing the loss of stability of columns in engineering.

• 지구물리와물리탐사
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• 제1권2호
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• pp.127-135
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• 1998

전자탐사에서 Born 근사는 이상체내에서의 전기장을 이상체가 없는 균질 매질에서의 일차장으로 대치하는 방법으로 복잡한 전자기 산란(EM scattering)문제를 근사하는데 널리 사용되고 있는 방법이다. 그러나 Born 근사는 이상체의 전도도가 주변 매질에 비하여 너무 크거나, 이상체의 크기가 클 때는 상당히 부정확한 결과를 나타낸다. 확장된 Born근사법은 이러한 Born근사의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 방법으로 이상체내의 전기장을 탈분극 텐서와 일차 전기장의 곱으로 근사하는 방법이다. 한편 전자탐사에 3차원 송신원을 사용하는 2차원 모델링은 주로 유한차분법과 유한요소법이 이용되었다. 일반적으로 이들 미분 방정식을 이용하는 2차원 전자탐사 모델링에서 3차원 송신원 문제의 해결을 위하여 Fourier변환을 통해 파수영역(wavenumber domain)으로 이동하는 방법이 사용되어 왔다. 또한 파수영 역에서 계산된 결과는 Fourier 역변환을 통하여 다시 공간영역(space domain)으로 이동해야 하는 번거로움이 있다. 따라서 이들 방법은 계산시간이 많이 걸리고 이상체가 없는 지역도 미소체로 분할해야 하므로 수치계산시 대량의 기억용량이 필요하다. 본 연구에서는 Born근사의 문제점 및 전자탐사 2차원 모델링시 3차원 송신원 문제를 해결할 수 있는 확장된 Born 근사법에 근거한 전자탐사 2.5차원 모델링 프로그램을 개발하였다. 이 모델링 프로그램을 이용하여 수직 자기 쌍극자를 송신원으로 하는 시추공간 전자탐사법에 대한 2차 자기 장을 계산하고 적분 방정식에 의한 3차원 모델링 결과와 비교, 분석하였다. 모든 주파수 대역에서 확장된 Born근사에 의한 2.5차원 모델링 결과가 3차원 모델링 결과와 잘 일치하고 있다. 그러나 이상체의 전도도와 모암의 전도도 차이가 10배 이상의 경우일 때는 두 반응은 상당한 차이를 보인다. 따라서 본 연구에서 개발된 확장된 Born 근사에 의한 2.5차원 모델링은 이상체와 모암의 전도도 차이가 너무 크지 않을 경우 이상체의 위치 및 형상을 파악하는데 효과적일 것으로 기대된다.

• 정보학연구
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• 제3권2호
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• pp.73-85
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• 2000

본 논문에서는 여러가지 상이한 메세지를 전송하는 정보통신 네트워크의 효율적인 해법을 개발하였다. 이 문제는 네트워크 이론에서의 전형적인 다품종 네트워크로의 전환이 가능하다. 이러한 문제는 문제의 크기에 따라 계산의 복잡도가 지수적으로 증가하는 대표적인 NP-완전문제이다. 본 논문에서 개발된 해법은 전통적인 라그랑지 이완법을 보완한 것으로 다음과 같이 구성된다. 우선 우수한 초기 실현가능해(good initial feasible solution)를 얻을 수 있는 휴리스틱 방법을 개발하고 초기 실현가능해가 얻어지면 이를 이용하여 초기 쌍대변수(이완된 제약식에 붙게되는 라그랑지 승수)를 추정한다. 대개의 경우 쌍대 변수를 임의로 0으로 설정하고 해법을 수행하는데, 이 경우 쌍대 최적해와의 차이가 많이 나게되므로 비효율이 발생할 수 있다. 쌍대 최적해를 얻은 후 원문제의 실현가능조건을 위배하는 경우에는 재할당 방법(re-allocation method)를 통해 원문제의 실현가능조건을 충족하도록 한다. 해법의 성능(효율성) 테스트 결과 저자들이 개발한 해법이 수행속도 면에서 상업용 팩키지와 기존의 효율적인 해법들에 비하여 매우 우수하다는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 본 해법은 최적해를 보장하지 않지만 최적해와의 차이가 평균 2% 미만의 근사 최적해를 얻을 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제24권4호
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• pp.354-361
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• 2004

SH파의 균열 산란장 해석을 위하여 먼저 균열개구변위(COD)를 미지수로 하는 경계적분방정식(BIE)을 수립하였다. 폭 2a의 고립된 2차원 균열(slit)에 임의의 각도로 입사하는 시간조화 평면파에 대하여 COD를 주파수 ka의 함수로 구하였으며, 다른 연구 결과와 잘 일치함을 확인하였다. 초음파 비파괴평가에서 중요한 변수로 취급되는 원거리 산란음장을 두 가지 방법으로 구하였다. 펄스-에코 모드에서 Kirchhoff 근사법과 BIE-COD에 기초한 엄밀해의 결과를 입사각도와 주파수의 함수로 계산하고 서로 비교하였다. SH파가 균열면에 수직으로 입사/반사한 경우 산란음장은 최대가 되고, 두 방법은 정확히 일치하였다. 수직입사에서 멀어질수록 산란진폭은 모두 급격히 감소하며, Kirchhoff 근사법은 엄밀해와 차이를 보였다. 시간 영역의 원거리 산란진폭 거동을 구하기 위하여 대역폭을 갖는 중심주파수 10MHz를 곱하고, 퓨리에 역변환으로 시간영역 신호를 계산하였다. 경사 입사시에 시간영역의 진폭은 좌우 균열 선단에 의해 분리되며, 두 신호 사이의 시간 간격은 균열의 크기와 관련된다 엄밀해와 비교할 때 Kirchhoff 근사법은 정확한 시간 간격을 제공하나, 동일한 크기의 균열 선단 신호를 제공하는 부정확함이 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권12호
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• pp.1053-1067
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• 2009

본 연구의 목적은 하도의 형상이 불규칙한 자연하천에서 2차원 흐름 특성을 해석하고 예측하기 위해 2차 요소를 이용한 정확하고 효과적인 상향가중 유한요소모형의 개발에 있다. 모형의 개발을 위해 선형 삼각형 요소, 선형 사각형 요소와 혼합요소를 적용하였고 2차 삼각형, 사각형 요소와 혼합요소를 적용하여 모형을 개발하였으며, 지배방정식의 수치적분식으로 Gauss Quadrature 방법을 사용하였다. 개발된 모형의 적용성 검증을 위해 하상융기가 있는 수로, U자형 수로 등에 모의를 실시하여 해석해 및 실측치와 비교 검토하였다. 모의 결과 2차 요소가 선형 요소에 비해 보다 정확한 해를 제공하는 것으로 판단되었으며 2차요소를 적용한 상용모형인 RMA-2 모형과 비교한 결과 본 연구 개발 모형이 보다 정확한 해를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 개발된 모형을 향후 자연하천에 적용할 경우 기존의 모형에 비해 향상된 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

• Computers and Concrete
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• 제25권6호
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• pp.485-495
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• 2020

This paper, presents the dynamic and stability analysis of the simply supported single walled Carbon Nanotubes (SWCNT) reinforced concrete beam on elastic-foundation using an integral first-order shear deformation beam theory. The condition of the zero shear-stress on the free surfaces of the beam is ensured by the introduction of the shear correction factors. The SWCNT reinforcement is considered to be uniform and variable according to the X, O and V forms through the thickness of the concrete beam. The effective properties of the reinforced concrete beam are calculated by employing the rule of mixture. The analytical solutions of the buckling and free vibrational behaviors are derived via Hamilton's principle and Navier method. The analytical results of the critical buckling loads and frequency parameters of the SWCNT-RC beam are presented in the form of explicit tables and graphs. Also the diverse parameters influencing the dynamic and stability behaviors of the reinforced concrete beam are discussed in detail.